物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)硬件方案的“脈搏”_時(shí)鐘詳解

01

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中為什么要使用時(shí)鐘芯片

在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用時(shí)鐘芯片的原因主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

時(shí)間同步的重要性

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常需要基于時(shí)間執(zhí)行各種任務(wù)，如數(shù)據(jù)采集、事件記錄、定時(shí)控制等。時(shí)間同步是確保這些任務(wù)能夠準(zhǔn)確、有序執(zhí)行的關(guān)鍵因素。時(shí)鐘芯片能夠提供穩(wěn)定、準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)，保證物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間以及設(shè)備與服務(wù)器之間的時(shí)間一致性。

精確的時(shí)間測(cè)量

時(shí)鐘芯片通常包含一個(gè)晶體振蕩器和一個(gè)計(jì)數(shù)器，晶體振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩信號(hào)，計(jì)數(shù)器則將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間單位。這種設(shè)計(jì)使得時(shí)鐘芯片能夠精確地測(cè)量時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)鐘功能。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，這種精確的時(shí)間測(cè)量能力對(duì)于需要嚴(yán)格時(shí)間控制的場(chǎng)景尤為重要。

設(shè)備的同步與協(xié)調(diào)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備往往需要在高度同步和協(xié)調(diào)的狀態(tài)下運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)各種智能化功能和應(yīng)用。時(shí)鐘芯片能夠確保設(shè)備之間的通信和協(xié)作順利進(jìn)行，為構(gòu)建智能世界提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。例如，在智能家居系統(tǒng)中，時(shí)鐘芯片可以驅(qū)動(dòng)各種智能設(shè)備按照預(yù)定的時(shí)間計(jì)劃執(zhí)行操作，如自動(dòng)開關(guān)燈、調(diào)整室內(nèi)溫度等。

低功耗與適應(yīng)性

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)低功耗和適應(yīng)性強(qiáng)的設(shè)備需求日益增長(zhǎng)。低功耗時(shí)鐘芯片在這方面表現(xiàn)出色，它們能夠在保證時(shí)間精度的同時(shí)降低功耗，延長(zhǎng)設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。這對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來(lái)說尤為重要。

安全性與可靠性

時(shí)鐘芯片在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中還扮演著保障安全性和可靠性的角色。例如，在加密芯片中，時(shí)鐘芯片能夠給出準(zhǔn)確的時(shí)間戳，從而加強(qiáng)加密功能，保障數(shù)據(jù)的完整性、一致性和可靠性。此外，時(shí)鐘芯片的穩(wěn)定性也確保了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)涵蓋了智能家居、工業(yè)自動(dòng)化、汽車電子等多個(gè)領(lǐng)域。時(shí)鐘芯片在這些領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。例如：

計(jì)算機(jī)及服務(wù)器系統(tǒng)：用于主板、CPU、存儲(chǔ)等部件之間的同步控制。

通信設(shè)備：用于同步傳輸數(shù)據(jù)、控制通信頻率等。

汽車電子系統(tǒng)：用于控制汽車電子系統(tǒng)中各種傳感器和執(zhí)行器的時(shí)間順序，時(shí)鐘芯片用于協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、車載娛樂系統(tǒng)以及車載導(dǎo)航系統(tǒng)的工。

工業(yè)控制系統(tǒng)：用于同步工業(yè)控制系統(tǒng)中控制器與執(zhí)行器之間的操作，同步各種傳感器和執(zhí)行器的操作，確保工業(yè)生產(chǎn)過程的精確控制。

消費(fèi)電子產(chǎn)品：如手機(jī)、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)等，用于控制芯片、顯示屏、無(wú)線模塊等部件的協(xié)同工作。

綜上所述，時(shí)鐘芯片在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中具有不可替代的作用。它們通過提供穩(wěn)定、準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)，保障物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的時(shí)間同步、精確測(cè)量、同步與協(xié)調(diào)、低功耗運(yùn)行以及安全性和可靠性等方面的需求。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，時(shí)鐘芯片的應(yīng)用前景將更加廣闊。

本文會(huì)再為大家詳解時(shí)鐘定時(shí)器件家族中的一員——時(shí)鐘芯片。

02

數(shù)字時(shí)鐘芯片的定義

數(shù)字時(shí)鐘芯片是一種集成了時(shí)鐘生成、管理和分配功能的集成電路芯片。它主要用于產(chǎn)生和管理電子設(shè)備中的時(shí)鐘信號(hào)，確保各個(gè)模塊能夠按照預(yù)定的時(shí)間順序完成各種操作。數(shù)字時(shí)鐘芯片是電子設(shè)備中的重要組成部分，被譽(yù)為系統(tǒng)的“心臟”。

03

原理

數(shù)字時(shí)鐘芯片的工作原理主要基于晶體振蕩器產(chǎn)生的穩(wěn)定頻率信號(hào)。晶體振蕩器利用晶體的壓電效應(yīng)產(chǎn)生高頻電壓信號(hào)，經(jīng)過濾波和穩(wěn)壓處理后輸出穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘芯片內(nèi)部包含分頻器、計(jì)數(shù)器等模塊，對(duì)晶體振蕩器的信號(hào)進(jìn)行分頻和計(jì)數(shù)處理，以生成所需的時(shí)鐘頻率。同時(shí)，時(shí)鐘芯片還具備時(shí)鐘緩沖器、時(shí)鐘選擇器和時(shí)鐘分配器等輔助模塊，用于提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)和將時(shí)鐘信號(hào)分配給不同的模塊。

04

分類

根據(jù)功能和應(yīng)用場(chǎng)景的不同，數(shù)字時(shí)鐘芯片可以分為以下幾類：

實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片（RTC）：用于提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào)，通常包含晶體振蕩器、計(jì)數(shù)器、RAM等組件，能夠記錄并顯示日期和時(shí)間信息。

高精度時(shí)鐘芯片：用于需要高精度時(shí)序控制的領(lǐng)域，如科學(xué)儀器、通信設(shè)備等。

時(shí)鐘發(fā)生器芯片：用于產(chǎn)生多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，并提供給不同的模塊使用，常見于復(fù)雜的電子系統(tǒng)中。

時(shí)鐘同步芯片：用于將多個(gè)電子設(shè)備中的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步，確保它們之間的協(xié)調(diào)工作。

05

選型參數(shù)

在選擇數(shù)字時(shí)鐘芯片時(shí)，需要考慮以

下參數(shù)：

精度：時(shí)鐘芯片的精度直接影響系統(tǒng)的時(shí)間準(zhǔn)確性，需根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的精度等級(jí)。

穩(wěn)定性：時(shí)鐘芯片應(yīng)能在各種環(huán)境條件下保持穩(wěn)定的性能。

功耗：低功耗設(shè)計(jì)對(duì)于延長(zhǎng)設(shè)備續(xù)航時(shí)間至關(guān)重要。

可編程性：一些時(shí)鐘芯片支持可編程功能，可根據(jù)需要調(diào)整時(shí)鐘頻率和輸出模式。

封裝形式：根據(jù)電路板布局和安裝需求選擇合適的封裝形式。

06

使用注意事項(xiàng)

確保電源穩(wěn)定：時(shí)鐘芯片對(duì)電源的穩(wěn)定性要求較高，需使用穩(wěn)定的電源供電。

合理布局：在電路板設(shè)計(jì)中，應(yīng)合理安排時(shí)鐘芯片的位置，避免信號(hào)干擾和電源噪聲。

定期校準(zhǔn)：對(duì)于需要高精度時(shí)間控制的系統(tǒng)，應(yīng)定期校準(zhǔn)時(shí)鐘芯片以確保時(shí)間準(zhǔn)確性。

注意散熱：時(shí)鐘芯片在工作過程中會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，需確保良好的散熱條件以防止過熱損壞。

07

廠商

市場(chǎng)上有多家廠商生產(chǎn)數(shù)字時(shí)鐘芯片，如愛普生、德州儀器（TI）、恩智浦（NXP）等。這些廠商在時(shí)鐘芯片領(lǐng)域擁有豐富的技術(shù)積累和產(chǎn)品線，可根據(jù)客戶需求提供不同規(guī)格和性能的數(shù)字時(shí)鐘芯片產(chǎn)品。在選型時(shí)，建議綜合考慮廠商的技術(shù)實(shí)力、產(chǎn)品質(zhì)量、售后服務(wù)等因素。

供應(yīng)商A:華冠

1、產(chǎn)品能力

（1）選型手冊(cè)

（2）主推型號(hào)1:DS1302

對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品詳情介紹

DS1302 可慢速充電實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片包含實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和 31 字節(jié)的非易失性靜態(tài)RAM。它經(jīng)過一個(gè)簡(jiǎn)單的串行接口與微處理器通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷可對(duì)秒，分，時(shí)，日，周，月，和年進(jìn)行計(jì)數(shù)，對(duì)于小于31 天的月，月末的日期自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，還具有閏年校正的功能。時(shí)鐘可以采用24 小時(shí)格式或帶AM（上午）/PM（下午）的 12 小時(shí)格式。31 字節(jié)的 RAM 可以用來(lái)臨時(shí)保存一些重要數(shù)據(jù)。使用同步串行通信，簡(jiǎn)化了 DS1302 與微處理器的通信。與時(shí)鐘/RAM 通信僅需 3 根線：（1）RST（復(fù)位），（2）I/O（數(shù)據(jù)線）和（3）SCLK（串行時(shí)鐘）。數(shù)據(jù)可以以每次一個(gè)字節(jié)的單字節(jié)形式或多達(dá) 31 字節(jié)的多字節(jié)形式傳輸。DS1302能在非常低的功耗下工作，消耗小于 1μW 的功率便能保存數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信息。

硬件參考設(shè)計(jì)

本文章源自奇跡物聯(lián)開源的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用知識(shí)庫(kù)Cellular IoT Wiki，更多技術(shù)干貨歡迎關(guān)注收藏Wiki：Cellular IoT Wiki 知識(shí)庫(kù)（https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf）

歡迎同學(xué)們走進(jìn)AmazIOT知識(shí)庫(kù)的世界！

這里是為物聯(lián)網(wǎng)人構(gòu)建的技術(shù)應(yīng)用百科，以便幫助你更快更簡(jiǎn)單的開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。

Cellular IoT Wiki初心：

在我們長(zhǎng)期投身于蜂窩物聯(lián)網(wǎng) ODM/OEM 解決方案的實(shí)踐過程中，一直被物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)碎片化與產(chǎn)業(yè)資源碎片化的問題所困擾。從產(chǎn)品定義、芯片選型，到軟硬件研發(fā)和測(cè)試，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的碎片化以及產(chǎn)業(yè)資源的碎片化，始終對(duì)團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)品開發(fā)交付質(zhì)量和效率形成制約。為了減少因物聯(lián)網(wǎng)碎片化而帶來(lái)的重復(fù)開發(fā)工作，我們著手對(duì)物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)中高頻應(yīng)用的技術(shù)知識(shí)進(jìn)行沉淀管理，并基于 Bloom OS 搭建了不同平臺(tái)的 RTOS 應(yīng)用生態(tài)。后來(lái)我們發(fā)現(xiàn)，很多物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)都面臨著相似的困擾，于是，我們決定向全體物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)開發(fā)者開放奇跡物聯(lián)內(nèi)部沉淀的應(yīng)用技術(shù)知識(shí)庫(kù) Wiki，期望能為更多物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開發(fā)者減輕一些重復(fù)造輪子的負(fù)擔(dān)。

Cellular IoT Wiki沉淀的技術(shù)內(nèi)容方向如下：

奇跡物聯(lián)的業(yè)務(wù)服務(wù)范圍：基于自研的NB-IoT、Cat1、Cat4等物聯(lián)網(wǎng)模組，為客戶物聯(lián)網(wǎng)ODM/OEM解決方案服務(wù)。我們的研發(fā)技術(shù)中心在石家莊，PCBA生產(chǎn)基地分布在深圳、石家莊、北京三個(gè)工廠，滿足不同區(qū)域&不同量產(chǎn)規(guī)模&不同產(chǎn)品開發(fā)階段的生產(chǎn)制造任務(wù)。跟傳統(tǒng)PCBA工廠最大的區(qū)別是我們只服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)客戶。

連接我們，和10000+物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者一起 降低技術(shù)和成本門檻

讓蜂窩物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用更簡(jiǎn)單~~

哈哈你終于滑到最重要的模塊了，

千萬(wàn)不！要！劃！走！忍住沖動(dòng)！~

歡迎加入飛書“開源技術(shù)交流群”，隨時(shí)找到我們哦~

點(diǎn)擊鏈接如何加入奇跡物聯(lián)技術(shù)話題群（https://rckrv97mzx.feishu.cn/docx/Xskpd1cFQo7hu9x5EuicbsjTnTf）可以獲取加入技術(shù)話題群攻略

Hey 物聯(lián)網(wǎng)從業(yè)者，

你是否有了解過奇跡物聯(lián)的官方公眾號(hào)“eSIM物聯(lián)工場(chǎng)”呢？

這里是奇跡物聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)開源wiki主陣地，歡迎關(guān)注公眾號(hào)，不迷路～

及時(shí)獲得最新物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)沉淀發(fā)布

（如有侵權(quán)，聯(lián)系刪除）

審核編輯 黃宇