高精度实时时钟－SD2000 RAM系列资料

n      主要性能特点：

l         低功耗：典型值1.0μA（VDD=3.5V）。

l         工作电压：3.0～5.5V（其中NVSRAM在4.5～5.5V工作），工作温度：民用级0℃～70℃，工业级－40℃～85℃。

l         年、月、日、星期、时、分、秒的BCD码输入/输出。

l         自动日历到2099年（包括闰年自动换算功能）。

l         可设定的两路闹钟（定时）及32768Hz～1Hz的方波信号输出。

l         内置稳压电路及电源掉电检测电路。

l         内置电源管理电路，当VDD≥3.0V时，内部电池不耗电。

l         内置充电电路（SD2001系列），总电量超过1.6Ah，保证时钟使用寿命超过10年或更长时间。

l         内置4kbit～256kbit的非易失性SRAM（B/C/D/E型）,其擦写次数100亿次，且没有内部写延时。

l         内置晶振，出厂前已对时钟进行校准，保证精度±4ppm，即时钟年误差小于2分钟(在25±1℃下)。

l         小体积封装形式SD2002系列可供选择：八脚单列封装（内部不带电池）。

n      型号列表

图1SD2000系列管脚图

表2 SD2000系列管脚功能表

n      实时时钟电路（适用于SD2000全系列）

SD2000系列的实时时钟部分通过基于I2C总线的串行接口方式去接收各种命令并读写数据。基于I2C总线传输方式描述如下：

（1）开始条件

当SCL处于高电平时，SDA由高电平变成低电平时构成一个开始条件，对SD2000的实时时钟部分的所有操作均必须由开始条件开始。

（2）停止条件

当SCL处于高电平，SDA由低电平变成高电平构成一个停止条件，此条件发生时对SD2000的实时时钟部分的所有操作均停止。

图3 实时时钟部分串行接口

（3）数据传输

              当SCL为低电平，且SDA线电平变化时，则数据由CPU传输给SD2000；当SCL为高电平，且SDA电平变化时，SD2000收到一个开始或停止条件。

图4 实时时钟数据传输时序

(4) 确认

数据传输以8位序列进行。SD2000在第九个时钟周期时将SDA置位为低电平，即送出一个确认信号（Acknowledgebit,以下简称“ACK”），表明数据已经被其收到。

图5 实时时钟确认信号

2. 操作指令：当CPU发出开始条件与实时时钟部分建立连接后，CPU通过SDA总线连续输出4位器件地址，3位操作指令和1位读/写指令。

（1）        器件代码：

其中高四位称“器件代码”，它代表实时时钟部分的器件地址，固定为“0110”。

表3 实时时钟器件代码

（2）由三位操作指令共构成对实时时钟部分操作的八条指令：

表4实时时钟指令表

注意：（*1）使用该命令时，可以不管R/W位的值。

            （*2）这是一条供IC测试的特殊用途指令，一般不用。

（3）一位读/写指令R/W指明对实时时钟部分进行何种操作(读或写)。

表5 实时时钟操作模式

实时时钟部分共包括四个寄存器：实时数据寄存器，状态寄存器，两组报警时间/频率设置寄存器。

(1) 实时数据寄存器

实时数据寄存器是一个56位的存储器，它以BCD码方式存贮，包括年、月、日、星期、时、分、秒的数据。实时数据的读/写操作都通过发送或接收年(实时数据读写方式1)或小时(实时数据读写方式2)数据的第一位“LSB”开始执行的。

年数据（00~99）：设置最后两位数字（00~99），通过自动日历功能计至2099年。

月数据（01~12）每月包含天数通过自动日历功能来更改。

1,3,5,7,8,10,12:1~31

4,6,9,11: 1~30

2(闰年)：1~29

2（普通）：1~28

日数据（01~31）

星期数据（00~06）：七进制计数器， 00对应星期天,01对应星期一,依次类推.

小时数据（00~23或00~11）  12小时进制0：AM，1:PM         对于24小时进制，这一位没有意义但芯片内部必须将其设置为“0”或”1”

分数据（00~59）

秒数据（00~59）与测试标志

TEST位:在测试模式变为”1”

图6 实时时钟实时数据寄存器

特别注意:在24小时制式下,读取实时数据时一定要屏蔽小时的最高位(MSB)至0.

（1）        状态寄存器

状态寄存器是一个8位寄存器，它允许你用来显示和设置不同的模式，其中“Power”是只读位，其它均可读/写。

B7  Power在上电时或在电源电压改变时（小于VDET），电源电压检测电路工作，此位置为”1”。该位一旦置为“1”，即使电源电压达到或超过检测电压，此位也不会变为“0”，而必须通过操作指令中的复位命令才能使之复“0”。本标志位为只读位。

B6  12/24：本标志用于设置12小时制或24小时制：

0：（12小时制）；

1：（24小时制）

B5  INT1AE；B4  INT2AE：此位用于设置从INT1脚（或INT2脚）输出的报警中断的状态。通过INT1（INT2）寄存器来设置报警时间。

0：报警中断输出禁止；

1：报警中断输出允许。

B3  INT1ME；B2  INT2ME：此位用于设置从INT1脚（或INT2脚）的输出为每分钟边沿中断或每分钟固定中断。如设为每分钟固定中断输出，需将INT1ME和INT1FE（或INT2ME和INT2FE）均置为1。

0：报警中断或可选频率的固定中断输出；

1：每分钟边沿中断或每分钟固定中断输出

B1 INT1FE；B0 INT2FE：此位用于设定INT1脚（或INT2脚）的输出为每分钟固定中断（周期一分钟，占空比50%）或可选频率的固定中断。如果可选频率的固定中断输出被允许时，INT1寄存器（或INT2寄存器）是用来存放频率数据的寄存器。

0：报警中断或每分钟边沿中断输出；

1：每分钟固定中断输出或可选频率的固定中断输出

（3）两组报警时间/可选频率设置寄存器

有两组16位报警时间/可选频率设置寄存器，用于设置报警时间或可选频率，它们由INTxAE与INTxFE控制。其中寄存器上的AM/PM标志位必须同12小时制或24小时制相对应，否则设定的小时数将与报警数据不匹配。该寄存器为只写寄存器。

A.     INTxAE=1时,

INT1和INT2寄存器用来存放报警时间数据,其格式用BCD码代表小时与分钟,与实时数据寄存器中的小时和分钟寄存器设置相同。同样,数据设置必须与在状态寄存器中的12小时制或24小时制一致,不要设置任何不存在的时间。

（4）测试标志位

测试标志位是一个一位长的寄存器，它分配在实时数据寄存器中秒数据的MSB位。如果收到测试模式开始命令,则该位被置为”1”。当该位为”1”时，你必须送入测试模式结束命令或复位命令才可清此位为”0”。

(1)    在出厂时

在出厂之前，对SD2000已做了时间和状态寄存器设置(没有内置电池的型号如SD2002除外)：时间为北京标准时间，状态寄存器值为“00h”、INT1和INT2寄存器的值均为“0000h”，即状态寄存器的第7位（电源标志位）为”0”，且禁止INT1脚和INT2脚输出信号。

实时寄存器：当前的北京时间，xx（年），xx（月），xx（日），x（星期），xx（时），xx（分），x（秒）

状态寄存器：“00h”,INT1寄存器：“0000h”,INT2寄存器：“0000h”

(2)    没有内置电池的型号(SD2002)在上电时

   SD2002在上电时，状态寄存器值为“82h”、INT1寄存器的值为“8000h”，即状态寄存器的第7位（电源标志位）为1，INT1脚输出1HZ的时钟信号。

实时寄存器：00（年），01（月），01（日），0（星期），00（时），00（分），00（秒）

状态寄存器：“82h”,INT1寄存器：“8000h”，INT2寄存器：“0000h”

     SD2002上电后, 通常要发复位命令给SD2002来清电源标志位(参见本节第4).

(3)    在内部电池欠压时

    在内部电池电压欠压时，实时时钟中的电源电压检测电路工作并将内部状态寄存器的第7位（电源标志位）置为”1”，此种情况一般需要SD2000出厂五年至十年时间才会出现。当状态寄存器的第7位置为”1”后，即使电源电压达到或超过检测电压时，该值也一直保持不变。这说明内部电池已不能保存时间数据，需要更换芯片SD2000或从SD2000的VBAT脚加3V电池继续使用。

(4)    收到复位命令时

   当接收到复位命令时，各寄存器将变为如下值：

实时数据寄存器：00（年），01（月），01（天），0（星期），00（时），00（分），00（秒）

图11 实时时钟初始化

(1)读数据

当检验到开始条件后，实时时钟接收器件代码和命令。当读/写位为”1”时，此时进入实时时钟读取模式或状态寄存器读取模式。无论上述哪一种方式，数据均是从LSB依次输出。

                                                   i.             读取实时时钟数据1

(2) 写数据

当检测到开始条件后，实时时钟开始接收器件代码和命令。当读/写位为“0”时，此时进入实时时钟数据写模式或状态寄存器写模式，数据必须按顺序从LSB位开始依次输入。在实时时钟数据写入时,如有ACK信号紧跟着实时时钟数据写命令，则日历和时间计数器将被复位，并将停止内部时间累加操作。继续接收完分钟数据及秒数据，此时月末数据将被修正。当SD2000接收完秒数据同时发出ACK信号给CPU，从此新的计时开始。

                                                    i.             实时数据写入1

（3）不存在的数据与月份末数据的处理：

当写入实时时钟数据时，SD2000确认它并处理那些无效数据且做月末校正: