近年,隨著電波手表的普及以及可從 NTP 時間服務器獲取標準時間等,獲取極為準確的時間已不再繁瑣勞神。因此,用于金融、交通管理、電力控制、安全及體育等應用系統(tǒng)設計一般均以可參照正確時間為基礎(chǔ)。這類處理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)輸入、輸出部分必須設置為數(shù)眾多的終端設備,且這些終端設備也需要有正確的時間。為了回應上述需求,愛普生向市場提供了內(nèi)建以高穩(wěn)定頻率振蕩的石英晶體單元的實時時鐘模塊。
該產(chǎn)品群中,內(nèi)建 TCXO 數(shù)字式實時時鐘模塊、具有溫度補償功能的高精度產(chǎn)品如下:RX-4803SA/LC、RA4803SA(串行接口,以下稱為“4803 系列”)及 RX-8803SA/LC、RA8803SA(I2C 接口,以下稱為“8803 系列”)。這些產(chǎn)品可在-40 至+85℃的溫度范圍內(nèi)將頻率輸出精度保持在±3.4×10-6(相當于月差 9 秒),即每天平均時間誤差控制在±0.3 秒以下。
但是,即便上述產(chǎn)品具備高時間精度,有些顧客因用途需要亦要求對低于 1 秒的微小誤差進行調(diào)節(jié)。實時時鐘模塊生成 1 秒的原理是以 32.768kHz 的石英晶體單元做為波源,通過分頻而獲得。如果需要讓多臺設備同時執(zhí)行某一動作,則有必要對低于 1秒的誤差進行調(diào)節(jié),使各設備的時間保持一致。4803 系列與 8803 系列產(chǎn)品可調(diào)節(jié)低于 1 秒的誤差,以回應這種需求。
很多愛普生的實時時鐘模塊搭載了 RESET 功能,可使用軟件對上述低于 1 秒的誤差進行調(diào)節(jié)。但是,使用軟件調(diào)節(jié)時間的方法會因軟件處理時間而產(chǎn)生時間偏差。這對需要以精確時間實現(xiàn)同步的用戶來說,這個誤差也須解決。為此,4803 系列和 8803系列又搭載了使用硬件調(diào)節(jié)時間的 ERST 功能。
本次說明內(nèi)建 TCXO 數(shù)字式實時時鐘模塊 4803 系列與 8803 系列所搭載的用于調(diào)節(jié)低于 1 秒時間的 RESET 功能及 ERST 功能,并使用時序圖等以具體實例進行說明。
【使用愛普生實時時鐘模塊的高精度對時方法(低于 1 秒時間的調(diào)節(jié))】
4803 系列與 8803 系列愛普生實時時鐘模塊可使用以下兩種方法,對低于 1 秒的時間進行高精度調(diào)節(jié):
1.使用 RESET 位對時 :應用軟件的對時方法
2.使用 ERST 位對時 :應用硬件的對時方法
下文詳細說明使用上述兩種對時方法相關(guān)的寄存器、重置的動作及設定例。使用上述方法之前,務必先從外部輸入已同步的時間信息。
1.使用 RESET 位對時例
以軟件進行的 RESET 位對時可通過操作實時時鐘模塊的寄存器調(diào)節(jié)時間。除了 4803 系列與 8803 系列以外,很多愛普生的實時時鐘模塊產(chǎn)品采用了該手法。
·關(guān)聯(lián)寄存器
●4803 系列(Bank1、2)
·RESET 位與動作說明(含時序圖例)
RESET 位設定為“1”后,計時電路的低于 1 秒的計時器將在命令結(jié)束時被重置。欲在特定時間開始準確計時時,可在設定時間后進行重置,之后將每秒更新秒位計時器。
·使用RESET位的注意點
RESET位在下列前提條件之下執(zhí)行動作:
只將RESET位設定為“1”,計時器不停止(繼續(xù)計時);
重置與其它命令相對獨立,單獨動作。寫入RESET位后,命令輸入結(jié)束后低于1秒的計時器被重置。
執(zhí)行重置時不清除進位信息,為此請在設定秒寄存器后不到1秒的時間內(nèi)重置低于1秒的計時器;
2.使用 ERST 位對時例
以硬件進行的 ERST 位對時可事先設定寄存器后輸入事件信號,以此調(diào)節(jié)時間。該方法與之前說明的使用 RESET 位對時相比,不會因軟件處理時間而產(chǎn)生時間偏差,因此能夠以更準確的時間實現(xiàn)同步。
·關(guān)聯(lián)寄存器
●4803系列(Bank3)
·ERST 位與動作說明(含時序圖例)
ERST 位設定為“1”后,計時電路的低于 1 秒的計時器將在檢測出輸入 EVIN 端子的外部事件的同時被重置。欲在特定時間開始準確計時時,可在設定時間后向 EVIN 端子輸入事件,之后將每秒更新秒位計時器。EHL 位為“0”時,向 EVIN 端子輸入信號的事件檢測結(jié)果為低電平;EHL 位為“1”時則檢測出高電平(*a)。以下是 EHL 位設定為“1”(檢測出高電平)時的動作例。
·使用 ERST 位的注意點
ERST 位在下列前提條件之下執(zhí)行動作:
只將 ERST 位設定為“1”,計時器不停止(繼續(xù)計時);
ERST 與其它命令相對獨立,單獨動作。寫入 ERST 位后,輸入事件時低于 1 秒的計時器被重置;
執(zhí)行 ERST 時不清除進位信息,為此請在設定秒寄存器后不到 1 秒的時間內(nèi)重置低于 1 秒的計時器;
將 ERST 位設定為“1”后,只要在事件發(fā)生之前將 ERST 位設定為“0”,就可使 ERST 功能失效。
(*a)進行高精度對時時的信號檢測不去除輸入切跳,但最小脈沖寬度保持時間必須達到 367 微秒以上,以便在內(nèi)部時鐘實現(xiàn)計時動作和 EVIN端子輸入的同步。
·使用 ERST 位的高精度對時設定例
時間與日歷的設定例【設定值:2014 年 4 月 18 日[周五] 15:30:00】
·與 1PPS 信號同步的高精度時間設定
使用 ERST 位進行的硬件對時也可將 GPS 模塊等的 1PPS 信號(每秒脈沖數(shù),1Hz 輸出信號)做為外部事件輸入,以此接收 GPS 的準確時間信號進行高精度對時。
下例是 GPS 模塊輸出的 1PPS 信號與時間數(shù)據(jù)輸出的時序圖。
請務必注意的是,該功能在 GPS 模塊無法正確接收衛(wèi)星信息的環(huán)境下有可能不能準確對時。
如至今為止的說明所示,愛普生在向顧客提供高性能(=時鐘精度)實時時鐘模塊的同時,還將提供搭載顧客所需功能的產(chǎn)品,為構(gòu)建高精度同步時間處理系統(tǒng)而助力。而且,愛普生的實時時鐘模塊在出廠前均調(diào)整了頻率精度,在保證了精度的基礎(chǔ)上提供給顧客,所以使用時不需要調(diào)節(jié)頻率,為顧客提高設計效率和產(chǎn)品質(zhì)量做出貢獻。
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