【经验】RTC时钟模块如何实现亚秒级高时间精度

时间： 2017-04-28 来源：Epson（世强翻译）

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近年来，高准确度的对时变得越来越简单，比如通过无线电广播或者网络时钟服务器来对时。事实上，系统设计时应该要能够获取准确的时钟数据。这对于许多领域诸如银行、交通、安防、电力、体育赛事等都是必须的。此类系统要求非常精确的时钟以便同步多个终端的输入输出数据。EPSON提供了一系列的RTC 实时时钟模块以满足这些需求。

Epson实时时钟除了具备常规的实时时钟功能以外，还具有DTCXO-数字温补技术，采用了这些技术的型号有RX-4803SA/LC、RA4803SA、RX-8803SA/LC、RA8803SA。这些型号在-40~+85℃范围内频率稳定度能达到±3。4ppm，亦即每天误差0。3S，每月误差9S。

显然这些时钟模块精度已经非常高了，但是仍然满足不了一些特定应用的需求。因为这些需求对于时钟误差的要求是亚秒级的，所以需要将误差调整到亚秒级才能满足要求。比如，需要在多终端时钟同步的应用中，亚秒级误差的对时是必要的（如图1安全监控摄像系统）。

图1：亚秒级对时同步误差安全监控摄像系统

大部分的RTC时钟内部提供了RESET功能，它生效的延时取决于软件处理的时间，这样不确定的延时误差对于高精度同步对时的系统来说仍然是一个问题。因此Epson 4803/8803系列RTC提供了ERST功能--软件逐个设置好ERST位后通过同一硬件触发信号来同步每一个终端的时钟，以满足亚秒级的时钟同步。

*注意：在进行亚秒级误差对时之前，我们需要一个外部时钟源来初步同步所有终端。

ERST寄器如下

使用ERST位进行对时是一种基于硬件的对时方式。当ERST位被设置成1后，亚秒计数器将在EVIN输入的高电平外部同步信号时被复位。为确保时钟在正确时间开始同步，先设置要时间，然后输入有效EVIN事件触发信号。详细过程如下图。

利用ERST位进行高精度同步对时软件例程如下：

（例子中时间设置为2014年4月18日，15：30：00，星期五）

接下我们来看一下如何使用GPS1PPS信号进行高精度同步对时。

基于ERST的硬件时间同步校准方式，它采用来自外部诸如GPS模块的1PPS-每秒输出1次的脉冲信号-作为外部事件触发条件。这使得利用准确的GPS信号来进行系列的高精度同步对时成为可能。

下图是一个利用1PPS GPS信号进行同步对时的示意图。

需要注意的是在GPS信号不良的环境中该对时方式可能不太准确。

此外，EPSON RTC实时时钟产品均在出厂前进行了校准，这消除了模块在使用过程中重新校准的需要并且增强了用户产品设计的效率与品质。

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