Что такое часы реального времени

Часы реального времени

Часы реального времени (англ. Real Time Clock, RTC ) — электронная схема, предназначенная для учёта хронометрических данных (текущее время, дата, день недели и др.), представляет собой систему из автономного источника питания и учитывающего устройства. Чаще всего часы реального времени встречаются в вычислительных машинах, хотя на самом деле RTC присутствует практически во всех электронных устройствах, которые должны хранить время.

Содержание

Терминология

Название real-time clock используется для различения от тактовых генераторов (которые называются в английском clock signals). Тактовые генераторы не ведут счёт в «человеческих» единицах исчисления времени.

Назначение

GPS-приёмники могут ускорять процесс включения, сравнивая время в собственном RTC с временем последнего получения сигнала от спутника [2] (если предыдущее включение было несколько часов назад, то ранее найденные спутники всё ещё могут быть использованы).

Источники питания

Отсчёт времени

Примеры

Многие производители микросхем производят RTC, включая Intersil, Maxim, Philips, Texas Instruments, STMicroelectronics.

История

RTC была представлена впервые в составе IBM PC/AT в 1984 (использовалась м/с MC146818). Позже Dallas выпустила совместимые микросхемы RTC, которые использовались в старых компьютерах и могут быть легко найдены на системных платах благодаря характерной голографической наклейке. В современных вычислительных машинах RTC интегрируется в южный мост. [7] Некоторые микроконтроллеры имеют встроенные часы реального времени (чаще всего модели, у которых разнообразная функциональность и периферия).

См. также

Ссылки

Примечания

Полезное

Смотреть что такое «Часы реального времени» в других словарях:

часы реального времени — Микросхема, которая сообщает операционной системе отсчеты времени. [http://www.morepc.ru/dict/] Тематики информационные технологии в целом EN Real Time ClockRTC … Справочник технического переводчика

часы реального времени — Микросхема, которая сообщает операционной системе отсчеты времени. [http://www.morepc.ru/dict/] Тематики информационные технологии в целом EN Real Time ClockRTC … Справочник технического переводчика

встроенные часы реального времени — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN slotless real time clock … Справочник технического переводчика

Диспетчер реального времени — Диспетчер для операционной системы системное программное обеспечение, промежуточный слой между ОС РВ и функциональными задачами, обеспечивающий заданную временную диаграмму. Известны два типа построения диспетчера с запуском задач по расписанию… … Википедия

синхронизация времени — [ГОСТ Р МЭК 60870 5 103 2005] Также нормированы допустимые временные задержки для различных видов сигналов, включая дискретные сигналы, оцифрованные мгновенные значения токов и напряжений, сигналы синхронизации времени и т.п. [Новости… … Справочник технического переводчика

Восприятие времени нарушения — – субъективное ощущение изменённости принимаемого за норму восприятия реального времени. Различаются следующие нарушения восприятия чувства времени (Ясперс, Сумбаев, Бухановский и др.): 1. брадихрония – субъективное ощущение значительного… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике

ФИЛОСОФИЯ НОВОГО И НОВЕЙШЕГО ВРЕМЕНИ — ФИЛОСОФИЯ НОВОГО И НОВЕЙШЕГО ВРЕМЕНИ период в развитии философской мысли (17 19 вв ), давший созвездие выдающихся мыслителей различных стран и народов При всей уникальности творческого вклада каждого из них можно вьщелить главные идеи и… … Философская энциклопедия

Будильник (часы) — Механический будильник Будильник часы, в заданный момент времени подающие звуковой и/или световой сигнал. Русское название «будильник» указывает на основное назначение таких часов побудку хозяина утром. Также будильник может применяться как… … Википедия

Daewoo CPC-300 — Версия стандарта MSX2 Производител … Википедия

The Legend of Zelda: Majora’s Mask — Разработчик Nintendo Издатель … Википедия

Источник

Для выполнения каких-либо задач, связанных с автоматизацией, часто нужно отсчитывать определенные временные промежутки. Иногда это делают с помощью отсчета определенного числа периодов тактового генератора или машинных циклов.

Однако хоть они и следуют с заданной частотой и чаще всего зависят от кварцевого резонатора, но при выполнении операций в режиме реального времени, а особенно если они привязаны к времени суток — происходит их смещение во времени. Чтобы решить эту проблему используют микросхемы часов реального времени или RTC.

Что это такое

RTC (real time clock, рус. часы реального времени) — это вид микросхем, предназначенных для отсчета времени в «реальных» единицах (секунды, минуты, часы и т.д.).

Они зависимы от источника питания, который может быть как внешним, в виде сменной батареи или литиевого аккумулятора, так и встроенным в корпус микросхемы (см. фото ниже). Тактовые сигналы для отчета времени могут быть получены с внешнего кварцевого резонатора, а реже — из питающей электросети.

Точность отсчета как раз и зависит от качества и точности настройки внутреннего генератора или внешнего кварцевого резонатора. При этом точность кварца и RTC соответственно, указывается не в герцах и не в процентах, а в «ppm», например ±12 ppm, ±50 ppm. Это расшифровывается, как Parts Per Million, т. е. количество миллионных частей от какой-то средней величины.

Часы реального времени могут быть реализованы на базе микроконтроллеров, однако, использование специальных чипов позволяет снизить энергопотребление, поскольку большинство микроконтроллеров даже в спящем режиме (или режиме пониженного энергопотребления) потребляют больше энергии чем специальные интегральные микросхемы (ИМС). RTC могут быть и встроенными в сам микроконтроллер (как в STM32).

Именно благодаря часам реального времени на вашем компьютере не сбивается время и дата после его отключения от сети, в этом случае они работают от батарейки CR2032, установленной в разъёме на материнской плате, она же и питает микросхему BIOS, чтобы не сбивались выставленные в нем настройки.

Классификация

Классификация микросхем RTC может отличаться от производителя к производителю. Наиболее распространены часы реального времени таких производителей, как: Maxim Integrated и STMicroelectronics. На рынке есть микросхемы и других компаний:

Intersil Corporation (д.к. Renesas Electronics);

Cymbet (линейка EnerChip™ RTC, отличительная особенность — встроенная твердотельная батарея);

NXP (RTC с календарем, с поддержкой протоколов I2C или SPI)

Компания Maxim Integrated в качестве основного критерия для классификации микросхем RTC использует тип интерфейса управления, а именно:

1. Микросхемы RTC с последовательным интерфейсом управления: I2C, 3-wire, SPI.

2. С параллельным интерфейсом управления:

с мультиплексированной шиной «адрес/данные»;

с разделенными шинами адреса и данных;

с однопроводным интерфейсом 1-wire.

Можно классифицировать и по формату представления данных:

Календарный. В виде шаблона YY-MM-DD для даты и HH-MM-SS для времени время и другие их форматы;

Бинарный. В виде непрерывного двоичного счетчика единиц времени (секунд или их долей).

В зависимости от назначения микросхемы в схеме устройства и выбирается её тип, если ИМС с календарным представлением — она будет выполнять функцию обычных часов, а в случае с бинарным — для таких применений, как отчеты периодов времени, например срока действии лицензии, гарантийного срока или в устройства для учета чего-либо (например, электросчетчиках), например в каталоге Maxim Integrated они называются «Elapsed Time Counter» — счетчик прошедшего времени, пример такой ИМС — DS1683.

В других случаях микросхемы часов реального времени могут классифицироваться по функционалу или другим характеристикам:

Наличие встроенного генератора или необходимо использовать внешний генератор (кварцевый).

По наличию встроенного источника питания или возможности использования внешней батареи.

По типу и объёму внутренней памяти и протоколам связи с «внешним» миром (описывались выше).

По наличию фантомного (phantom) интерфейса для доступа к внутренним регистрам микросхемы (для настройки, установки режимов или считыванию значений).

Другие функции: сторожевой таймер (watchdog), будильника (alarm), секундный выход, контроль питания, возможность зарядки внешней батареи и пр.

И, наконец, многие производители классифицируют свои устройства по уровню энергопотребления, в среднем потребляемый ток лежит в пределах от 200 до 1500 нА, но может и выходить из этого диапазона в зависимости от конкретной ИМС и производителя.

Применение в радиолюбительской практике

Часы реального времени нередко используются в паре с такими популярными платформами для разработки и прототипирования, как семейство Arduino, и при разработке устройств на любых других микроконтроллерах, а также микрокомпьютерах семейства Raspberry Pi и подобные.

Сегодня промышленность выпускает модули с RTC, в виде отдельной печатной платы или шилда. Преимущество такого вида модулей состоит в том, что нет необходимости разводить плату и распаивать микросхему, обвязку, держатель батареи питания и прочее.

В среде ардуинщиков и современных самодельщиков наибольшее распространение получили микросхемы часов реального времени компании Maxim Integrated и модули на их базу, а именно:

Их отличия приведены в таблице ниже.

Как видите, все из них поддерживают связь с микроконтроллером по шине I2C, а DS1302 и по SPI, хотя в даташите сказано «простой 3-проводной последовательный интерфейс, подходящий для большинства микроконтроллеров». И может подключаться не только к 10-13 пинам Ардуино, на которых назначены выводы шишны SPI, но и к други, установленным в скетче, схемы будут ниже. Даташиты на эти ИМС со всеми техническими данными прилагаем к статье.

Даташиты на микросхемы реального времени:

Arduino UNO поддерживает оба этих протокола, что вы можете увидеть на схеме ниже (помечено фиолетовым и серым цветом для SPI и I2C соответственно).

Как и Raspberry pi.

Это значит, что вы можете использовать любой из этих модулей с каждой из платформ. Внешние отличия модулей вы можете видеть на иллюстрации ниже, но компоновка платы может отличаться, смотрите на маркировку ИМС.

Для того чтобы Arduino работала с RTC нужна библиотека, но так как её нет в стандартном пакете Arduino IDE, её нужно скачать. В сети есть библиотеки для каждой из рассмотренных ИМС, а есть и универсальные, что выбрать, и какая будет удобнее решать уже вам.

include // Подключаем библиотеку
iarduino_RTC time(RTC_DS3231); // Создаём объект time, для ИМС DS3231
iarduino_RTC time(RTC_DS1307); // ДЛЯ DS1307
iarduino_RTC time(RTC_DS1302, RST, CLK, DAT); // для DS1302.
// Вместо RST, CLK и DAT номера пинов ардуино,
// к которым подключены соответствующие пины модуля часов

Схема для DS1302, еще раз напомним, что выводы могут быть другими:

А вот линия данных DS1307 и DS3231 подключается только к пинам A5 и A4 Arduino UNO (для других ревизий и версий платы смотрите распиновку).

Заключение

Часы реального времени позволяют делать проекты, в которых какие-либо процессы должны запускаться по расписанию. Почти в любом относительно сложном проекте для практического использования есть такая потребность неважно это автоматическая система полива растений или же система управления технологическими процессами на производстве.

Благодаря дешевизне деталей и простоте подключения и программирования сейчас подобные системы может реализовать каждый, даже не имея углубленных знаний в электронике и микроконтроллерах. Но это не значит, что раз есть ардуино с присущей ей простотой, то не нужно изучать программную и аппаратную часть. Наоборот, знание железа и структуры кода позволит делать более быстрые и сложные программы, которые при этом занимают меньше места.

Источник

Часы реального времени

Часы реального времени (Real-time clocks) — это микросхемы со встроенными средствами регистрации времени, позволяющие отсчитывать секунды, минуты, часы, дни недели, числа месяца, годы и даже столетия. Некоторые микросхемы позволяют отсчитывать сотые доли секунды, учитывать переходы на летнее и зимнее время, имеют встроенную энергонезависимую память, супервизор питания. Полностью энергонезависимые часы реального времени выпускаются в комплекте со встроенной литиевой батареей питания, что полностью исключает нарушение корректного функционирования таких микросхем.

На рисунке 1 показана базовая структура часов реального времени с календарем без дополнительных функций.

Рис. 1. Базовая структура часов реального времени с календарем без дополнительных функций

Точность и стабильность отсчета времени зависит от параметров задающего кварцевого резонатора. В некоторых микросхемах часов реального времени компании STMicroelectronics предусмотрена аналоговая и цифровая калибровки для достижения максимальной точности измерения временных интервалов. Кварцевый генератор формирует тактовые импульсы с частотой 32,768 кГц. На выходе первого делителя частоты (счетчика 1) частота следования импульсов составляет 1 Гц (1 импульс в секунду), на выходе второго счетчика формируются минутные импульсы, на выходе счетчика 3 — один импульс в час и так далее вплоть до одного импульса в столетие на выходе счетчика 8. Информация о текущем моменте времени передается в микроконтроллер через последовательные интерфейсы I 2 C или SPI.

Часы реального времени STMicroelectronics сам производитель подразделяет на три типа:

Часы реального времени с очень низким потреблением

Часы реального времени с очень низким потреблением и допустимым напряжением питания в рабочем режиме до 1,3 В (отсчет времени продолжается вплоть до минимального напряжения 1,0 В) представлены серией M41T6x. Микросхемы потребляют всего 350 нА в режиме ожидания при напряжении питания 3 В. Низкое потребление особенно важно в режиме ожидания, так как в этом случае питание на микросхемы часов реального времени подается от резервной батареи. Основные параметры и функциональные особенности этих микросхем сведены в таблицу 1.

Таблица 1. Часы реального времени STMicroelectronics с очень низким потреблением (Low power Real-time clocks)

Микросхемы этой серии обновляют текущую информацию о годе, месяце, дне, дате, часах, минутах, секундах, десятых и сотых долях секунды и даже о столетии. Управление и обмен информацией с микроконтроллером происходит по стандартному интерфейсу I 2 C с тактовой частотой 400 кГц. Автоматические переходы на зимнее и летнее время упрощают использование часов реального времени серии M41T6x. Миниатюрный корпус QFN16 с размерами всего 3х3 мм позволяет встраивать эти микросхемы в компактные приборы.

Часы реального времени промышленного стандарта

Микросхемы часов промышленного стандарта (по классификации производителя STMicroelectronics) сведены в таблицу 2.

Таблица 2. Часы реального времени STMicroelectronics промышленного стандарта (Idustry standard Real-time clocks)

Среди микросхем этого типа часы реального времени M41T82, M41T83 и M41T93 имеют аналоговую и цифровую калибровки для подстройки частоты кварцевого резонатора 32,768 кГц. Аналоговая калибровка осуществляется регулировкой эквивалентной нагрузочной емкости CLOAD, что проиллюстрировано на рисунке 2.

Рис. 2. Аналоговая калибровка M41T82, M41T83 и M41T93 производится регулировкой суммарной нагрузочной емкости C_LOAD кварцевого резонатора

Загружая через последовательный интерфейс в соответствующие регистры микросхем определенные значения (точные данные приведены в документации для конкретных часов реального времени), можно добиться минимального отклонения от необходимой частоты 32,768 кГц. Кроме того, в этих микросхемах имеется возможность и цифровой калибровки или подстройки частоты низкочастотного задающего кварцевого резонатора 32,768 кГц по высокочастотному кварцевому резонатору микроконтроллера. Дело в том, что стабильность частоты высокочастотных кварцевых резонаторов, частота которых измеряется единицами и десятками МГц, существенно выше, чем аналогичный параметр низкочастотных часовых кварцев с частотой 32,768 кГц. Это наглядно показано на рисунке 3, взятом из руководства по применению AN2678 компании STMicroelectronics.

Из рисунка 3 хорошо видно, что диапазон изменения частоты кварцевого резонатора 32,768 кГц в несколько раз больше по сравнению с диапазоном высокочастотного кварцевого резонатора, задающего тактовую частоту микроконтроллера. Эти свойства резонаторов позволяют реализовать дополнительно к аналоговой подстройке частоты цифровую калибровку резонатора 32,768 кГц по частоте задающего генератора микроконтроллера (см. рис. 4).

Рис. 4. Калибровка частоты часового кварцевого резонатора 32,768 кГц по высокочастотному кварцевому генератору микроконтроллера

Две калибровки, основанные на разных принципах, существенно повышают стабильность частоты задающего генератора часов реального времени. Предварительная заводская калибровка микросхем M41T82, M41T83 и M41T93 позволяет обеспечить стабильность частоты ±5 ppm (ppm — одна миллионная часть), что позволяет получить точность отсчета времени с ошибкой не более 12 секунд в месяц при комнатной температуре. Цифровая калибровка существенно повышает точность хода часов не только при комнатной температуре, но и во всем индустриальном диапазоне рабочих температур. Микросхемы M41T82, M41T83 и M41T93 имеют встроенные схемы формирования сигналов, информирующих микроконтроллер о недопустимо низком напряжении питания основного источника. В этот момент происходит автоматическое переключение на питание от резервной батареи. Типовые напряжения порогов срабатывания этих микросхем в этих случаях приведены в нижней части рисунка 5.

Рис. 5. Структура часов реального времени M41T93 с интерфейсом SPI и схемой выбора питания

Микросхемы часов реального времени имеют встроенные дополнительные функции. На рисунке 5 показана функциональная схема часов реального времени M41T93 с управлением по последовательному интерфейсу SPI. Микросхема содержит интегрированную схему управления и выбора питания (от основного источника или резервной батареи), формирователь сигнала остановки кварцевого генератора, два формирователя сигналов оповещения (ALARM1 и ALARM2), таймер Watchdog, выход тестовой частоты, 8 бит памяти с однократным программированием (OTP), 7 байт памяти SRAM. Микросхемы выпускаются в миниатюрных корпусах QFN16, SO18 или SO8.

Микросхемы часов реального времени с высокой степенью интеграции

Этот тип часов реального времени STMicroelectronics имеет повышенный объем встроенной энергонезависимой памяти NVRAM, а некоторые микросхемы содержат в комплекте встроенную литиевую батарею питания (корпус SOH28), что обеспечивает стабильный бесперебойный отсчет времени в течение нескольких лет. Основные параметры и особенности микросхем этого типа сведены в таблицу 3.

Таблица 3. Часы реального времени STMicroelectronics высокой степени интеграции (High Integration Real-time clocks)

Заслуженной популярностью среди разработчиков пользуются микросхемы часов реального времени M41T56C64 с напряжением питания 5 В ±10% (см. рис. 6), имеющие самый большой объем встроенной памяти (56 байт NVRAM + 8 кбайт EEPROM).

Рис. 6. Структурная схема часов реального времени M41T56C64 и M41T00SC64 с двумя типами встроенной памяти (56 байт NVRAM и 64 кбит EEPROM)

Встроенная память EEPROM — это хорошо известная разработчикам M24C64. Низкое потребление интегрированной памяти этих микросхем позволяет сохранять информацию при отключенном питании более 40 лет. Встроенный кварцевый резонатор, индустриальный диапазон рабочих температур, встроенная схема для автоматического перехода на резервное питание в сочетании с низкой ценой обеспечивают высокий успех этих микросхем среди широкого разнообразия часов реального времени. Несомненно, разработчиков заинтересует новая микросхема M41T00SC64 с аналогичными функциональными возможностями, но с широким диапазоном напряжений питания от 2,7 до 5,5 В. Это особенно актуально, так как подавляющее число современных микроконтроллеров работают при напряжении питания 3,3 В и ниже. Структурная схема M41T56C64 и M41T00SC64 приведена на рисунке 6.

Ответственный за направление в КОМПЭЛе — Александр Райхман

Получение технической информации, заказ образцов, поставка —
e-mail: analog.vesti@compel.ru

Новый контроллер для обратноходовых преобразователей

Компания STM анонсировала новый контроллер для высококачественных обратноходовых мощных преобразователей, которые способны функционировать в двух режимах: фиксированной частоты или в квазирезонансном режиме.

При малой нагрузке в обоих режимах чип входит в управляемое состояние burst-mode с низкой частотой (несколько сот Герц) и постоянным максимальным током. Сделано это для того, чтобы минимизировать общие требования по мощности, в соответствии с мировыми энергосберегающими рекомендациями. Небольшой ток потребления контроллера (менее чем 3 мА), встроенная нерассеивающая цепочка запуска, — являются разработками STM, улучшающими эффективность использования микросхемы.

Микросхема выпускается в двух версиях L6566A и L6566B. Первая специально разработана для конверторов, работающих через корректор мощности. L6566A способна взаимодействовать с корректором, выключая его при малой нагрузке или коротких замыканиях. L6566B разработана для применений, где корректор мощности не используется и микросхема дополнительно содержит в себе генератор частотной модуляции на входе. Это обеспечивает пониженное излучение электромагнитных помех, что позволяет снизить размеры и цену линейного фильтра в режиме фиксированной частоты.

Встроенная защита по входу и выходу включает защиту от перенапряжений, защиту от токовых перегрузок, защиту от перегрева и защиту от пониженного напряжения.

Мультирежимный контроллер L6566 может быть использован в обратноходовых AC/DC-преобразователях, TV и LCD-мониторах, DVD-проигрывателях, зарядных устройствах, set-top box и других потребительских устройствах.

Микросхемы, выполненные в корпусе SO-16, в настоящее время уже находятся в серийном производстве.

Источник