利用DS1340的校準(zhǔn)功能

摘要：DS1340串行接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)提供軟件時(shí)鐘校準(zhǔn)功能，為系統(tǒng)提供晶振與溫度變化補(bǔ)償。本應(yīng)用筆記主要描述了如何利用這個(gè)功能改善計(jì)時(shí)精度。

寄存器映射

DS1340的控制寄存器(地址07h)用來控制FT/OUT引腳的工作，并對所希望的時(shí)鐘校準(zhǔn)進(jìn)行編程。下面給出了詳細(xì)的DS1340寄存器映射表。

表1. 寄存器映射表

Address	Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0	Function	Range
00H	active-low EOSC	10 Seconds			Seconds				Seconds	00-59
01H	R/W	10 Minutes			Minutes				Minutes	00-59
02H	CEB	CB	10 Hours		Hours				Century/ Hours	0-1; 00-23
03H	R/W	R/W	R/W	R/W	R/W	Day			Day	01-07
04H	R/W	R/W	10 Date		Date				Date	00-31
05H	R/W	R/W	R/W	10 Month	Month				Month	01-12
06H	10 Year				Year				Year	00-99
07H	OUT	FT	S	CAL4	CAL3	CAL2	CAL1	CAL0	Control	?
08H	TCS3	TCS2	TCS1	TCS0	DS1	DS0	ROUT1	ROUT0	Trickle Charger	?
09H	OSF	0	0	0	0	0	0	0	Flag	?

輸出控制(OUT)：當(dāng)FT位設(shè)置為零時(shí)該位用于控制FT/OUT引腳的輸出電平。FT = 0時(shí)，如果OUT = 1，F(xiàn)T/OUT引腳的邏輯電平為1；如果OUT = 0，F(xiàn)T/OUT引腳的邏輯電平為0。

頻率測試(FT)：該位為1時(shí)，F(xiàn)T/OUT引腳以512Hz的頻率翻轉(zhuǎn)；FT為零時(shí)，OUT位控制FT/OUT引腳的狀態(tài)。

校準(zhǔn)符號位(S)：該位是邏輯1時(shí)，表明對RTC進(jìn)行正校準(zhǔn)；邏輯0表明對時(shí)鐘進(jìn)行負(fù)校準(zhǔn)。關(guān)于這些控制位的詳細(xì)介紹可參考晶振校準(zhǔn)部分。

校準(zhǔn)位(CAL4至CAL0)：這些位設(shè)置為0到31二進(jìn)制格式的任意值。關(guān)于這些控制位的詳細(xì)介紹可參考晶振校準(zhǔn)部分。

典型晶振特性

晶體振蕩器是提供固定頻率輸出最精確的電路之一。RTC的精度主要取決于晶振精度。調(diào)諧音叉晶振頻率隨溫度的變曲線呈拋物線形，如圖1所示。


圖1. 標(biāo)準(zhǔn)音叉晶體特性

晶振校準(zhǔn)

校準(zhǔn)電路的目的是在選定的溫度下，通過調(diào)整該曲線的位置，以達(dá)到零ppm精度的量級。這是通過增加或減少振蕩器分頻鏈的計(jì)數(shù)值實(shí)現(xiàn)的。屏蔽(負(fù)校準(zhǔn)中減去)或插入(正校準(zhǔn)中加上)脈沖的數(shù)量由5位值來設(shè)置，該值是載入在控制寄存器的校準(zhǔn)位里(CAL4:CAL0)。增加數(shù)量會加快時(shí)鐘(曲線上移)，減少數(shù)量會減慢時(shí)鐘(曲線下移)。下圖給出了正、負(fù)校準(zhǔn)時(shí)的時(shí)鐘調(diào)整圖。



利用0到31的二進(jìn)制格式，可以將校準(zhǔn)位設(shè)置為任意值?？刂萍拇嫫?S)的位5是符號位。S位的值是1表示正校準(zhǔn)，而值是0表示負(fù)校準(zhǔn)。每125,829,120實(shí)際32,768Hz振蕩器周期(64分鐘)中，每個(gè)校準(zhǔn)步幅增加512、或減少256個(gè)振蕩器周期。這相當(dāng)于每個(gè)校準(zhǔn)步幅的調(diào)整為+4.068ppm或-2.034ppm。如果振蕩器正好在32,768Hz下工作，每增加31個(gè)校準(zhǔn)位會表現(xiàn)出每月+10.7或-5.35秒(每月+5.5或-2.75分鐘)。表2給出了校準(zhǔn)寄存器中每個(gè)值的調(diào)整情況。

表2. 校準(zhǔn)調(diào)整值

Sign	Calibration	Adjustment		Sign	Calibration	Adjustment
		Accuracy (ppm)	Time (sec/month)			Accuracy (ppm)	Time (sec/month)
0	00000	0	0	1	00000	0	0
0	00001	-2	-5	1	00001	4	11
0	00010	-4	-11	1	00010	8	21
0	00011	-6	-16	1	00011	12	32
0	00100	-8	-21	1	00100	16	43
0	00101	-10	-27	1	00101	20	54
0	00110	-12	-32	1	00110	24	64
0	00111	-14	-37	1	00111	28	75
0	01000	-16	-43	1	01000	33	86
0	01001	-18	-48	1	01001	37	96
0	01010	-20	-54	1	01010	41	107
0	01011	-22	-59	1	01011	45	118
0	01100	-24	-64	1	01100	49	128
0	01101	-26	-70	1	01101	53	139
0	01110	-28	-75	1	01110	57	150
0	01111	-31	-80	1	01111	61	161
0	10000	-33	-86	1	10000	65	171
0	10001	-35	-91	1	10001	69	182
0	10010	-37	-96	1	10010	73	193
0	10011	-39	-102	1	10011	77	203
0	10100	-41	-107	1	10100	81	214
0	10101	-43	-112	1	10101	85	225
0	10110	-45	-118	1	10110	89	235
0	10111	-47	-123	1	10111	94	246
0	11000	-49	-128	1	11000	98	257
0	11001	-51	-134	1	11001	102	268
0	11010	-53	-139	1	11010	106	278
0	11011	-55	-144	1	11011	110	289
0	11100	-57	-150	1	11100	114	300
0	11101	-59	-155	1	11101	118	310
0	11110	-61	-161	1	11110	122	321
0	11111	-63	-166	1	11111	126	332

決定時(shí)鐘誤差

在設(shè)置校準(zhǔn)值前，必須先決定需要校準(zhǔn)的數(shù)量。當(dāng)設(shè)置控制寄存器的FT位(位6)時(shí)，F(xiàn)T/OUT引腳(引腳7)會產(chǎn)生未校準(zhǔn)的512Hz時(shí)鐘。該頻率決定了晶振振蕩器的頻率誤差。

例如，如果使用FT，讀數(shù)512.01024Hz表示振蕩器的頻率誤差為+20ppm，需要在S位與校準(zhǔn)位載入-10 (00 1010)值。向控制寄存器寫入數(shù)據(jù)會清空預(yù)定標(biāo)器，并即刻產(chǎn)生512Hz輸出頻率(FT/OUT引腳頻率降低)。設(shè)置或改變校準(zhǔn)位不會對FT/OUT輸出引腳的頻率產(chǎn)生影響。