关键词：单片机 时钟芯片 RTC-4553
现在流行的串行时钟芯片很多，如DS1302、DS1307、PCF8485等。这些芯片接口简单、价格低廉、使用方便，被广泛地采用，但这些芯片都存在时钟精度不高，易受环境影响，出现时钟混乱等缺点。本文介绍一种EPSON公司最新推出的RTC-4553时钟芯片。该芯片采用内置晶振和独特的数据方法，大大提高了时钟精度和可靠性。RTC-4553配有串行通信接口，另有30×4bit SRAM，有2000～2099的百年日历，采用14脚SOP封装，电池耗电2μA，时钟误差<3 min/年且无需调整，是仪器仪表高精度时钟的理想芯片。
1 内部结构及引脚
串行时钟芯片的内部结构如图1所示。它包含I/O控制器、移位寄存器、命令及逻辑控制器，表态RAM、实时时钟、计数器、晶振等部分。
图2为RTC-4553的引脚图。CS0为片选脚，低电平选中；WR为读写使能口，高为读，低为写；L1～L5为工厂出厂调整精度和测试用，使用中悬空；
CS1为芯片掉电检查口，可直接与系统电源连接，芯片测到该口为低时，自动进入低功耗状态；SCK为时钟口，SIN为数据输入口，SOUT为数据输出口。另外，芯片还有1个时钟信号输出口TPOUT，该口可输出1024Hz或1/10Hz的信号，以供检测芯片的时钟精度所用。
2 功能及控制
2.1 寄存器
RTC-4553共有46×4bit寄存器。这些寄存器分3页，第1页共16个，分别为时钟寄存器和控制寄存器，如表1所列，用来存放秒、分、时、日、月、年、星期和3个特殊寄存器；第2页、第3页各有15个，共30个SRAM寄存器，页面的选择通过操作控制寄存器3的MS1、MS0位来实现。
表1
| 第0页 | 第1页 | 第2页 | |||
| 地址A3A2A1A0 | 功能说明 | 地址A3A2A1A0 | 功能说明 | 地址A3A2A1A0 | |
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0A 0B 0C 0D 0E 0F |
个位秒 十位秒 个位分 十位分 个位时 十位时 星期 个位天 十位天 个位月 十位月 个位年 十位年 控制寄存器1 控制寄存器2 控制寄存器3 |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0A 0B 0C 0D 0E |
静 态 RAM 区 |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0A 0B 0C 0D 0E |
静 态 RAM 区 |
控制寄存器1：CNT1
| TPS | - | CNTR | 24/12 |
TPS——TPOUT输出时钟选择位，1输出1024Hz，0输出1/10Hz；
CNTR——时钟寄存器清零标志；
24/12——1为24小时制，0为12小时制。
控制寄存器2：
| BUSY | PONC | - | - |
BUSY——有进位溢出；
PONC——初始上电检测，为1表示刚上电需校时。
控制寄存器3：
| - | - | MS1 | MS0 |
MS1、MS0——页面选择位，00和01指向0页，10指向1页，11指向2页。
2.2 数据读出
在片选择中芯片，WR置高时，芯片处于读出状态，随着SCK脚上的时钟变化，内部寄存器的数据将出现在SOUT脚上。输入需要8个时钟，4个用来输入地址；输出数据也需要8个时钟，包括4个地址位4个数据位。数据在SCK上升沿输入，在下降沿输出。寄存器的地址由SIN脚输入，页面由MS0、MS1决定。图3为读时序图。
2.3 数据写入
RTC-4553采用特殊的写指令，对第0页的0D～0FH及第1页、第2页的寄存器的操作采用常规写法，地址后面的数据将原样写入寄存器中，而对时间寄存器写操作指令只能将内部的内容加1，并自动完成转换。图4为时间寄存器写时序。芯片这种独特的设计，防止了时钟区数据被意外干扰出现非法数据的可能，这正是该芯片高可靠性的原因所在。
3 应用
RTC-4553采用串行通信，与单片机接口简单，在设计中RAM区可放置少量的停电后系统需要保存的数据。CS1也可与单片机的掉电检测口相连，以便能迅速进入低功耗状态。图5以PIC单片机为例，给出连接图。
按图5给出单字节的读程序：
入口：FDE的低4位存放读地址，W的低4位存放读地址
BSF RA，WR ；读状态
BCF RA，CS0 ；选芯片
MOVLW 8
MOVWF Count ;准备发8位
LOOP：BCF RA，SCK ；SCK低电平
BCF RA，SIN
BTFSS FDE，0 ；FDE的0位为1
；则SIN口为1
GOTO LLL ；否则SIN口输出0
BSF RA，SIN
LLL：
RRF FDE，1 ；FDE右移，准备发下一位
BSF RA，SCK ；SCK高电平
DECFS2 Count
GOTO LOOP ；读指令发完
MOVLW 8 ；准备接收数据
MOVWF Count
LOOP1：
BCF RA，SCK
NOP
BSF RA，SCK
RRF W，0
BCF W，0
BTFSS RA，Sout ；读判断
GOTO LLL1
BSF W，0
LLL1：
DECFS2 Count
GOTO LOOP1
BCF RA，CS0 ；结束，关芯片
