实时时钟ISL1208原理与应用

　　1 引言

　　INTERSIL公司推出的ISL1208 是一种I2C 接口、低成本、低功耗实时时钟, 它带有定时与晶体补偿、时钟/日历、电源失效指示器、周期或轮询报警、智能后备电池切换和后备电池供电的 SRAM等功能。振荡器采用外部低成本 32.768KHz 晶振, 日历可精确到 2099年, 闰年自动修正。其强大的报警功能, 可被设置成任意时间点报警或固定频率输出。若采用 3.0V/3.6V 锂电池供电, 供电电流仅为 400nA, 最多可持续供电长达10 年。另外, 后备电源输入引脚 Vbat 还允许断电时使用大容量后备电容供电以保证正常工作几个月左右。

　　2 ISL1208 简介

　　ISL1208 引脚如图1 所示:

　　其中: 引脚 X1、X2 接外部晶振输入端, 可直接以32. 768kHz 的晶体源驱动; Vbat 接后备电源/电容, 该引脚不用时接地; SDA 为串行数据输入输出端; SCL为串行时钟输入端; IRQ/Fout 为中断/频率输出端, 可用作中断/频率输出; Vdd 和 GND 为电源和接地端。

　　3 ISL1208 内部结构及其工作原理

　　ISL1208 内部结构框图如图2。由图可知, ISL1208主要包括: I2C 接口控制单元、实时时钟控制逻辑、时钟分频器、电源管理单元和寄存器单元。其中寄存器单元被分成四段: 实时时钟、控制与状态、报警寄存器和用户 SRAM; 这四段寄存器各自含有不同的功能: 实时时钟和报警寄存器用于写入/读出时间值和报警值, 其写入形式为 BCD 码; 控制与状态寄存器可完成对其他寄存器读写控制、报警与频率输出控制、模拟与数字微调控制等功能, 其存储映射图如表1。

　　控制与状态寄存器包括状态寄存器、中断与报警寄存器、模拟微调与数字微调寄存器。

　　状态寄存器(SR): 用来控制 RTC 失效、电池模式、报警触发、时钟计数器写保护、晶体振荡器使能以及状态位的自动复位或者提供相应的状态信息。在时钟上电时, 需将写 RTC 使能位 WRTC 置“1”, 以便启动时钟计数。

　　中断控制寄存器(INT): 主要用于控制时钟的周期性和单事件报警。其中频率输出控制位 FO3- FO0使能/禁止频率输出功能, 并选择 IRQ/FOUT 引脚的输出频率(2-5Hz- 215Hz)。在频率模式被激活时它将覆盖IRQ/FOUT 引脚上的报警模式。报警使能位ALME 使能/禁止报警功能, 中断/报警模式位 IM使能单周期定时事件(IM=0)/周期定时事件(IM=1)。模拟微调寄存器(ATR): ATR0 至 ATR5 为六位模拟微调位, 可调整片内负载电容(CX1、CX2) 的值, 这一电容值用于 RTC 的频率补偿, 其每一位都有不同的电容调节比重。有效的片内串联负载电容 CLOAD的范围从4.5pF 至20.25pF, 中间值为 12.5pF( 默认)。CLOAD可通过X1/X2 引脚之间两个数字控制电容器CX1和CX2调节。