具有自动温度补偿功能的实时时钟芯片系统技术方案

本发明专利技术公开了具有自动温度补偿功能的实时时钟芯片系统，包括复位信号模块、时钟信号发生器模块、温度补偿模块、地址译码、万年历时钟模块、中断报警模块和IIC接口；所述中断报警模块、IIC接口、万年历时钟模块和温度补偿模块均双向连接地址译码；解决了解决了长期稳定性差、计时精度不高、功耗大的问题。功耗大的问题。功耗大的问题。

【技术实现步骤摘要】
具有自动温度补偿功能的实时时钟芯片系统


[0001]本专利技术涉及温度补偿领域，尤其涉及具有自动温度补偿功能的实时时钟芯片系统。

技术介绍

[0002]带温度补偿RTC芯片的需求正在不断增加，其应用涉及电表、工业、通信等带有部分嵌入式付费系统的设备、全球卫星导航接收机及其他行业应用。准确计时取决于几个重要参数，当然其他参数也会影响时间计时精度，但稳定性差、计时精度、功耗这3个参数是最终需要特别关注的指标。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术提供了具有自动温度补偿功能的实时时钟芯片系统，解决了长期稳定性差、计时精度不高、功耗大的问题。
[0004]具体的技术方案如下：
[0005]具有自动温度补偿功能的实时时钟芯片系统，包括复位信号模块、时钟信号发生器模块、温度补偿模块、地址译码、万年历时钟模块、中断报警模块和ⅡC接口；中断报警模块、ⅡC接口、万年历时钟模块和温度补偿模块均双向连接地址译码。
[0006]温度补偿模块的主控芯片模块为DIGIT。
[0007]时钟信号发生器模块的主控芯片为时钟信号发生器。
[0008]地址译码的主控芯片为Decode8
‑
256。
[0009]Ⅱ2
C接口的主控芯片为I2C
‑
Slv。
[0010]本专利技术与现有技术相比，有益效果如下：
[0011]解决了现有技术中长期稳定性差、计时精度不高、功耗大的问题。
附图说明
[0012]图1为本专利技术芯片系统框图。
[0013]图2为本专利技术芯片工作模式示意图。
[0014]图3为本专利技术芯片俯视与侧视图。
[0015]图4为本专利技术数字部分总体设计芯片图。
[0016]图5为本专利技术数字电路图。
[0017]图6为本专利技术温补模块图。
[0018]图7为本专利技术温补子模块及数模接口设计图。
[0019]图8为本专利技术读ADC温度模块芯片图。
[0020]图9为本专利技术读写OTP温补系数模块图。
[0021]图10为本专利技术OTP控制器状态机图。
[0022]图11为本专利技术OTP的verilog仿真模型模块图。
[0023]图12为本专利技术无锡华润OTP图。
[0024]图13为本专利技术插值算法模块图。
[0025]图14为本专利技术地址映射模块图。
[0026]图15为本专利技术电容控制模块图。
[0027]图16为本专利技术OTP的读操作图。
[0028]图17为本专利技术OTP的烧写操作烧写时序图。
[0029]图18为本专利技术FPGA测试框架图。
[0030]图19为本专利技术前期调试过程图。
[0031]图19(a)为本专利技术前期调试过程图的调试局部放大图
‑
1。
[0032]图19(b)为本专利技术前期调试过程图的调试局部放大图
‑
2。
[0033]图20为本专利技术IIC接口子模块图。
[0034]图21为本专利技术IC写命令(地址为64h)图。
[0035]图22为本专利技术IIC读命令(地址为65h)图。
[0036]图23为本专利技术IIC读数据及地址映射模块图。
[0037]图24为本专利技术万年历计时子模块图。
[0038]图25为本专利技术时钟模块图。
[0039]图26为本专利技术中断报警子模块图。
[0040]图27为本专利技术时钟信号发生子模块图。
[0041]图28为本专利技术复位子模块图。
[0042]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0043]图1为芯片系统框图，芯片结构大致可分为两个部分：RTC(实时时钟)模块和温度补偿模块(图1虚线中所示)。RTC包括振荡器、计时、闹钟和定时器等功能模块。计时、闹钟和定时器模块主要由各类寄存器构成。振荡器模块为由石英晶体组成的皮尔斯振荡器。振荡器输出振荡波的频率稳定性将决定整个芯片的性能，而改变振荡器输出负载能够调整其输出频率，这个思路构成了温补时钟基础。芯片的另一个重要模块是温度补偿模块，这里包括了一个温度检测电路和一个ADC。因为石英晶体的谐振频率与温度相关，所以温度检测电路要能够检测出温度的变化并结合温度补偿算法对振荡器的负载做出合适的改变从而稳定时钟输出频率。为了满足芯片输出输入端口的需求，芯片采用的SOP14的封装形式。芯片系统设计指标如下：
[0044]1)
‑
40℃至+85℃温度范围内计时精度可达
±
10ppm(
±
0.864秒/天)；
[0045]2)内置32.768kHz数字温度补偿晶体；
[0046]3)内置温度传感器；
[0047]4)温度补偿算法自动调整频率；
[0048]5)内置OTP(256*1.5*8bit约390字节)存储校准数据；
[0049]6)丰富的内部中断资源；
[0050]7)电源电压低压检测功能；
[0051]8)低功耗(<3.0uA)；
[0052]9)封装形式：SOP14
[0053]芯片工作模式，如图2所示
[0054]工厂模式(芯片引脚T1＝1)
[0055]数据寄存器reg_I，reg_J
[0056]存放温补系数的数据寄存器reg_I、reg_J(对应IIC的接口访问地址为8
’
h12，h
’
13)。
[0057]Reg_I，Reg_J
[0058][0059]Reg_G标志寄存器(只读)
[0060][0061]reg_G.bit0，默认值0，1为烧写忙状态。reg_G.bit1，默认值0，1为读忙碌标志
[0062]地址寄存器reg_K
[0063]存放OTP烧写地址的寄存器reg_K，对应IIC的接口访问地址为8
’
h14
[0064]Reg_K
[0065][0066]操作流程及对应的CPU指令
[0067]测试操作
[0068](1)测试中需要用到的启动、标志寄存器
[0069]Reg_Q启动控制器(地址8
’
h1A)
[0070][0071]最高位，EN_OSC_N，默认为1停止，0则晶体振荡器启动
[0072]第6位，EN_N，默认为1(节能作用)，VDAC和恒流源的使能控制信号
[0073]第5位，En_temp，默认为1(节能作用)，软件置0时立即启动ADC
[0074]第1位，OTP自动温补使能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有自动温度补偿功能的实时时钟芯片系统，其特征在于，包括复位信号模块、时钟信号发生器模块、温度补偿模块、地址译码、万年历时钟模块、中断报警模块和ⅡC接口；所述中断报警模块、ⅡC接口、万年历时钟模块和温度补偿模块均双向连接地址译码。2.根据权利要求1所述的具有自动温度补偿功能的实时时钟芯片系统，其特征在于，所述温度补偿功能的芯片内部模块为DIGIT。3.根据权利要求1所述的具有自动温度补偿功能的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王梦，鄢永明，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：