【应用】RTC RX-8025T为230MHz抄表多功能网关提供精准时钟，输出频率误差每月仅13s

时间： 2020-04-25 来源：世强

技术问答

笔者在项目中设计过一款多功能网关，用于电力行业专属230MHz抄表。由于是特定的电力行业，需要的时钟精度要求很高，时钟精度误差要小于0.5s/day，而且能在宽温下进行工作。关于网关功能很多，硬件框图如下所示：

图1 网关功能框图

本篇文章介绍下RTC方面的应用和设计。由于时钟精度要求很高，用应用于电力行业。于是选择了EPSON公司推出的RTC时钟芯片RX-8025T进行设计。RX-8025T在电力行业使用量是最大的，其优良特性被广泛认可。RX-8025T主要特点如下：

1、具有温度补偿功能高稳定度的32.768KHz的DTCXO

2、闰年自动调整（2000到2099年）

3、宽范围供电电压1.6-5.5V

4、支持高速I2C模式（400KHz）

5、在电压3V典型电流只有0.8uA

6、在电压3V时温度-30-70℃时输出频率误差只有±5x10^-6（相当于每月13s误差）

该多功能网关应用在电力行业进行电表数据的采集，由于涉及到电量采集用于计费使用，所以对实时性要求很高，项目需求要求误差精度小于0.5s/day，RX-8025T每月只有13s的误差，精度是设计要考虑的最核心的问题，RX-8025T完全满足项目精度上的需求。网关上使用modbus协议进行电表数据的采集，而网关实时钟就需要RX-8025T来提供（一些闰年自动调整功能也是很有必要），一些实时的数据报文见后面测试图片。其次就是功耗问题，由于使用的一次性锂亚电池ER14250标称容量1200mAh，需要保证运行10年，按照0.8uA计算，10年理论消耗的电量为08uA*24*365*10=70.08mAh，设计中使用了最小封装的锂亚电池ER14250标称容量1200mAh，设计裕量充足，也可以满足项目中使用10年的需求。并且RX-8025T大量应用在电力电表行业，不用担心货源以及出现不稳定等情况，所以在项目中进行了使用。

芯片引脚定义如下图所示：

图2 RX-8025T引脚定义

根据芯片特点可知，完全满足精度误差问题，于是使用了芯片进行了设计，原理图如下图所示，系统上电后优先使用VDD_SYS系统电源5V进行供电，EX_RTC_VRTC电源由锂亚ER14250电池提供标称电压为3.6V，使用了二极管D13用于电源切换，当VDD_SYS系统有电时，RX-8025T由VDD_SYS提供电源此时EX_RTC_VRTC电源相当于截断，当系统掉电时D13进行电源切换RX-8025T由EX_RTC_VRTC提供电源，I2C总线使用10K电阻进行上拉，C72为电源滤波电容，INT连接到CPU引脚，其他引脚处于NC状态。

图3 原理图

于是进行了制板，局部实物图如下图所示：

图4 局部实物图

后经过测试验证，电源切换电路正常工作，整板也进行了高低温实验，运行温度为-40~85℃，网关正常运行且输出正常的采集log，关于时钟的精度我们这边没有精准的测试仪器来验证手册中的每月最大13s误差，只能靠采集时间和网络NTP时间进行粗范围内的对比验证，更精确的只能以数据手册中的数据为准。下图是采集电表的报文数据：