kategorije: Sklopovi mikrokontrolera
Broj pregledavanja: 3195
Komentari na članak: 0

RTC satovi u realnom vremenu - svrha, vrste i primjeri upotrebe

 

Za izvršavanje bilo kojih zadataka u vezi s automatizacijom često morate računati određene vremenske intervale. Ponekad se to radi brojeći određeni broj razdoblja ciklusa sata ili stroja.

Međutim, iako slijede u određenoj frekvenciji i najčešće ovise o kvarcnom rezonatoru, tijekom izvođenja operacija u stvarnom vremenu, a posebno ako su vezani za doba dana, oni se pomiču u vremenu. Da biste riješili taj problem, koristite sata u stvarnom vremenu ili RTC čipove.


Što je ovo

RTC (sat u stvarnom vremenu, ruski sat u stvarnom vremenu) je vrsta mikro kruga namijenjenog brojenju vremena u "stvarnim" jedinicama (sekundi, minuta, sati, itd.).

Ovisni su o izvoru napajanja, koji može biti ili vanjski, u obliku zamjenjive baterije ili litijeve baterije, ili integriran u kućište mikrokontrole (vidi sliku dolje). Signali takta za izvještavanje vremena mogu se dobiti iz vanjske kvarcni rezonator, i rjeđe - iz mreže napajanja.

Točnost očitanja ovisi o kvaliteti i točnosti podešavanja unutarnjeg oscilatora ili vanjskog kristalnog oscilatora. Istodobno, točnost kvarca i RTC-a navedena je ne u hertzima i ne u postocima, već u "ppm", na primjer ± 12 ppm, ± 50 ppm. To znači dijelovi po milijun, odnosno broj dijelova na milijun neke prosječne vrijednosti.

RTC čip sata u stvarnom vremenu

Satovi u stvarnom vremenu mogu se implementirati na temelju mikrokontrolera, međutim, upotreba posebnih čipova može smanjiti potrošnju energije, jer većina mikrokontrolera čak i u stanju mirovanja (ili načinu slabe energije) troši više energije od posebnih integriranih krugova (IC). RTC-ovi se također mogu integrirati u sam mikrokontroler (kao u STM32).

Zahvaljujući satu u stvarnom vremenu na vašem računalu, vrijeme i datum nakon što je isključen iz mreže ne isključuju se, u ovom slučaju rade s baterijom CR2032 instaliranom u konektoru na matičnoj ploči, ona također napaja BIOS čip kako se postavke u njemu ne izgube.

RTC čip s ugrađenom baterijom

klasifikacija

Klasifikacija RTC čipova može se razlikovati od proizvođača do proizvođača. Najčešći satovi u stvarnom vremenu takvih proizvođača kao što su: Maxim Integrated i STMicroelectronics. Na tržištu postoje mikročipovi drugih tvrtki:

  • Intersil Corporation (DC Renesas Electronics);

  • Cymbet (EnerChip ™ RTC linija, prepoznatljiva značajka - ugrađena čvrsta baterija);

  • NXP (RTC s kalendarom, koji podržava I2C ili SPI protokole)

  • Zilog;

  • Epson;

  • Poluvodič ON.

Modul sata u stvarnom vremenu s DS1307 čipom

Maxim Integrated koristi tip upravljačkog sučelja kao glavni kriterij za klasifikaciju RTC čipova, i to:

1. RTC čipovi s serijskim upravljačkim sučeljem: I2C, 3-žilni, SPI.

2. S paralelnim upravljačkim sučeljem:

  • s multipleksiranom adresom / magistralom podataka;

  • s zajedničkom adresom i autobusima podataka;

  • s jednožičnim sučeljem.

Modul sata u stvarnom vremenu

Možete ga klasificirati i prema formatu prezentacije podataka:

  • Kalendar. U obliku predloška YY-MM-DD za datum i HH-MM-SS za vrijeme, vrijeme i ostale oblike;

  • Binarni. U obliku kontinuiranog binarnog brojača vremenskih jedinica (sekundi ili njihovih ulomaka).

Ovisno o namjeni mikrokontrole u krugu uređaja i njegovoj vrsti, ako je IC s kalendarskim prikazom, on će raditi kao uobičajeni sat, a u slučaju binarnog, za aplikacije poput izvještaja o vremenskim razdobljima, na primjer, rok valjanosti licence, jamstveno razdoblje ili uređaji za snimanje nečega (na primjer, električni brojili), na primjer, u Maxim-ovom integriranom katalogu oni se nazivaju "prošlo vremensko brojilo" - brojač proteklog vremena, primjer takvog IC-a je DS1683.

U ostalim se slučajevima mikrovalne sklopove u stvarnom vremenu mogu klasificirati po funkcionalnosti ili drugim karakteristikama:

  • Prisutnost ugrađenog generatora ili je potrebno koristiti vanjski generator (kvarc).

  • Prisutnošću ugrađenog izvora napajanja ili mogućnosti korištenja vanjske baterije.

  • Prema vrsti i veličini interne memorije i protokola komunikacije s "vanjskim" svijetom (gore opisano).

  • Prisutnošću fantomskog (fantomskog) sučelja za pristup unutarnjim registrima mikro kruga (za podešavanje, podešavanje načina rada ili očitavanje vrijednosti).

  • Ostale funkcije: čuvar, alarm, drugi izlaz, kontrola napajanja, mogućnost punjenja vanjske baterije itd.

I na kraju, mnogi proizvođači klasificiraju svoje uređaje prema razini potrošnje energije, u prosjeku se trenutna potrošnja kreće od 200 do 1500 nA, ali također može izaći iz tog raspona, ovisno o specifičnim IC i proizvođačima.


Amaterska radio praksa

Satovi u stvarnom vremenu često se koriste zajedno s tako popularnim platformama za razvoj i prototipiranje kao što je obitelj Arduino i prilikom razvoja uređaja na bilo kojim drugim mikrokontrolerima, kao i Raspberry Pi obitelj mikroračunala i slično.

Korištenje RTC čipova u amaterskoj radio praksi

Danas industrija proizvodi module s RTC-om, u obliku zasebne pločice ili štitnika. Prednost ove vrste modula je u tome što nema potrebe širiti ploču i odmotavati mikrovezu, kabelski svežanj, držač baterije i tako dalje.

Prikladno ih je koristiti i za gotove uređaje i za izradu modela - možete koristiti skakače s utikačima i priključcima, poput Duponta, ako na modul instalirate češalj ili spajate žice izravno na mrežice na ploči (vidi - Savjeti za brzu montažu pločica na pločama).

Moduli s RTC-om

Među arduino i suvremenim domaćim proizvođačima najčešće se koriste Maxim integrirani mikročasni sklopovi u stvarnom vremenu i moduli na temelju njih, naime:

  • DS1302;

  • DS1307;

  • DS3231.

Njihove razlike prikazane su u donjoj tablici.

Značajke čipova DS1302, DS1307 i DS3231

Kao što vidite, svi oni komuniciraju s mikrokontrolerom preko I2C sabirnice, a DS1302 putem SPI, mada je na listi riječ "jednostavno 3-žično serijsko sučelje pogodno za većinu mikrokontrolera". I može se povezati ne samo na 10-13 igle Arduinona kojima su pinovi dodijeljeni su SPI, ali kod ostalih ugrađenih u skicu krugovi će biti niži. Tehnički podaci s ovim tehničkim informacijskim podacima uz sve tehničke podatke u prilogu su članku.

Podatkovne tablice za čipove u stvarnom vremenu:

Arduino UNO podržava oba ova protokola, što možete vidjeti na donjem dijagramu (ljubičasto i sivo označeno za SPI i I2C, respektivno).

Arduino uno

Poput Raspberry pi.

Malina pi

To znači da možete koristiti bilo koji od ovih modula sa svake platforme. Vanjske razlike modula možete vidjeti na donjoj slici, ali izgled ploče može se razlikovati, pogledajte IC oznaku.

Da bi Arduino mogao raditi s RTC-om, potrebna vam je knjižnica, ali s obzirom da nije u standardnom Arduino IDE paketu, morate ga preuzeti. Na mreži postoje knjižnice za svaki od razmatranih IC-ova, a postoje i univerzalne knjižnice koje možete odabrati i koje će vam biti prikladnije da odlučite.

Univerzalna knjižnica u prilogu - iarduino_rtc.zip, Napominjemo da se u njemu ručno postavlja IC tip, a za DS1302 zaključke na koje je spojen:

uključuju // Povežite knjižnicu
iarduino_RTC vrijeme (RTC_DS3231); // Stvorite vremenski objekt za DS3231 IC
iarduino_RTC vrijeme (RTC_DS1307); // ZA DS1307
iarduino_RTC vrijeme (RTC_DS1302, RST, CLK, DAT); // za DS1302.
// Umjesto RST, CLK i DAT, brojevi arduino igle,
// na koje su spojene odgovarajuće iglice modula sata

Dijagram za DS1302, još jednom podsjetite da zaključci mogu biti različiti:

Dijagram veze DS1302 za Arduino

No podatkovna linija DS1307 i DS3231 povezuje se samo s pinovima A5 i A4 Arduino UNO (za ostale revizije i verzije ploče vidi isječak).

RTC na Arduino dijagram povezivanja
RTC na Arduino dijagram povezivanja

zaključak

Satovi u stvarnom vremenu omogućuju vam da napravite projekte u kojima se bilo koji procesi moraju pokrenuti prema rasporedu. U gotovo svakom relativno složenom projektu za praktičnu upotrebu postoji takva potreba, nije važno je li to automatski sustav za navodnjavanje biljaka ili sustav kontrole procesa u proizvodnji.

Zbog niske cijene dijelova i jednostavnosti povezivanja i programiranja, sada svi mogu implementirati takve sustave, a da nemaju čak i temeljito znanje o elektronici i mikrokontrolerima. Ali to ne znači da, budući da postoji arduino sa svojstvenom jednostavnošću, nema potrebe za proučavanjem softvera i hardvera. Naprotiv, poznavanje strukture željeza i koda omogućit će vam izradu bržih i složenijih programa, koji istodobno zauzimaju manje prostora.

Pogledajte također na elektrohomepro.com:

  • Što su Nextion zasloni i kako raditi s njima?
  • PIC mikrokontroleri za početnike
  • Vrste i raspored AVR mikrokontrolera
  • Programirajući mikrokontroleri u JavaScript: koji odabrati, karakteristike ...
  • Mjerenje temperature i vlažnosti na Arduinu - izbor načina

  •