【应用】Epson低功耗实时时钟芯片助力传感器数据采集应用设计

时间： 2018-08-10 来源：EPSON

技术问答

使用能量收集方法，无线传感器系统可以提供数年甚至数十年的物理现象数据，而无需更换电池。同时，传感器数据采集需要使用实时时钟（RTC）仔细记录时间和日期。当应用于由环境能量驱动的传感器系统时，专用RTC IC可提供该应用所需的多功能和超低功耗操作的组合。在构建精确的环境供电传感器系统时，工程师可以选择来自EPSON的低功耗RTC IC——RX-8571系列。

准确测量温度、压力和物理现象取决于事件定时的可靠实时记录。准确的时间戳数据将每个传感器数据放置在所需的情境下，以了解数据是表示物理环境中的趋势还是间歇性峰值。

设计人员可以利用软件算法中实现的RTC功能，或集成在MCU中的硬件或独立RTC IC中提供的功能实现时间和日期的记录。虽然设计人员可以在MCU上运行的软件中实现RTC功能，但大多数用于嵌入式应用的MCU都包含集成的RTC功能。

但是，对于具有严格功耗预算的应用，使用MCU进行RTC功能可能需要大量功耗。即使在RTC或定时器运行的最低功耗睡眠模式下工作，高级嵌入式MCU通常也会消耗大约1μA的电流。如下所述，专用的RTC IC能够以上述功率水平的一小部分运行，为具有相对较慢更新速率的环境供电的传感器应用提供了明显的优势。

RTC IC
在功率预算非常有限的能量收集应用中，硬件RTC IC可以在极低功率水平下提供可靠的时间记录，其功耗远低于使用MCU硬件的RTC功能。在最简单的形式中，RTC提供当前的时间和日期记录，包括年、月和星期几等。通常，高级RTC提供附加功能，包括可编程定时器，倒计时报警，中断输出和方波输出，可在应用电路的其他地方使用。在设计中实现RTC功能通常需要与器件的串行输出和振荡器输入引脚进行简单连接，如图1所示。

图1：RTC IC通常提供一个简单的硬件接口

通常，RTC IC被设计为使用32.768 kHz的振荡器频率，恰好是每秒215个周期，简化了二进制计数器电路的使用。虽然这些器件通常使用外部晶体振荡器，但工程师可以找到内置集成晶体振荡器的RTC器件，进一步减少空间受限应用的占位面积。爱普生推出的RX-8571系列低功耗实时时钟芯片可满足上述应用需求，该系列芯片在3V电压下仅消耗220nA电流，工作电压范围为1.6至5.5 V，时间保持工作电压低至1.3 V。与同类产品中的许多器件一样，Epson器件集成了一个小型128位的RAM寄存器。该器件提供内置频率调节的32.768 kHz晶振单元，通过带输出的CMOS输出提供32.768 kHz频率输出。

RX-8571系列可选择32.768 kHz、1024 kHz、1 Hz的CMOS输出，可通过FOE引脚对输出进行开启/关闭控制，也可通过I2C总线读写FSEL1-bit、FSEL0-bit进行操作，兼具硬件与软件控制，适用性强，可满足不同用户需求。RX-8571系列还是一款高可靠、高精度的产品，可在-40至+85°C的温度范围内工作，频率精度为5±23x10-6（在Ta=+25°C，VDD=3V时）。此外，RX-8571系列RTC IC具有警报器和定时器功能，通过组合使用日、时与分，可实现报警设置，同时可设置244μs至65535h的定时器，发生事件时，自动记录到TF-bit 。

结论
实时时钟在提供几乎所有嵌入式应用程序所需的准确时间和日期信息方面发挥着关键作用。在采用能量收集技术的传感器设计中，超低功耗RTC IC以远低于备用解决方案的功率水平来提供时间和日期数据。使用Epson推出的RX-8571系列，工程师可以实现准确的RTC功能，而且对于紧张的功率预算几乎没有负担。

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全部评论（1）

luosai Lv8. 研究员 2018-09-07

不错

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