CN106933300A - 实时时钟温度漂移校准电路 - Google Patents

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聂中平
肖永生
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Shanghai Hong Si semiconductor Co., Ltd.
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Abstract

本发明公开了一种实时时钟温度漂移校准电路，其包括温度传感器、温度采集模块、数字校准计算电路、实时时钟电路，数字校准计算电路包括频率偏差计算电路、计数基值计算电路等。本发明能通过监测环境温度变化，根据晶振的“温度‑频率变化曲线”求得实时时钟补偿值，从而弥补温度变化的影响。本发明不需要中央处理器计算计数器累加基，全部由硬件电路实现，避免占用中央处理器太多资源。

Description

实时时钟温度漂移校准电路
技术领域
本发明涉及一种校准电路，特别是涉及一种实时时钟温度漂移校准电路。
背景技术
目前，在大多数移动设备和可穿戴设备中，都需要实时时钟RTC为系统和用户提供准确的时间参考。RTC(Real-Time Clock)实时时钟为操作系统提供了一个可靠的时间，并且在断电的情况下，RTC实时时钟也可以通过电池供电一直运行下去。
RTC由晶振输入频率为32.768KHz的时钟作为工作时钟，通过计数产完成计时功能。为防止RTC由于温度所产生的时钟漂移，保证RTC的定时精度，需要根据温度变化，对RTC进行校准。目前，主要分两种机制对RTC进行校准：
一、模拟方法：主要原理是利用负载电容对频率的影响来实现，通过增加和减少负载电容来达到补偿的频率偏移的目的，这种方法的优点在于补偿的实时性，补偿后的每个32768KHz 的时钟都是准确的，但缺点也很明显，补偿的范围有限，电容太大或太小后会带来稳定性问题；
二、数字补偿机制：常用的数字补偿机制为TTF(数字脉冲吞吐法)，通过吞吐时钟的个数来达到对计时精度的补偿。比如，对于32768Hz时钟源，通常只需要数32768个脉冲,就可输出精确的1Hz信号，但当32768Hz时钟源变快为32769Hz时，仍然数32768个脉冲就可输出的1Hz信号显然是偏快的，这时可以通过增加1个脉冲即数32769个脉冲再输出1Hz，这时的1Hz就是精确的了。数字补偿方法的优点是不改变振荡器本身，补偿范围大，不会带来稳定问题，补偿效果确定，与晶体特性无关，缺点是补偿的实时性和功耗难以同时保证。
环境温度变化会导致实时时钟RTC的晶振输入出现频率偏差，从而引起RTC计时的稳定性。现有方法主要采用稳定的系统时钟作为校准基础，对系统时钟的稳定性有很高要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种实时时钟温度漂移校准电路，其能够通过监测环境温度变化，根据晶振的“温度-频率变化曲线”求得RTC补偿值，从而弥补温度变化的影响。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种实时时钟温度漂移校准电路，其包括温度传感器、温度采集模块、数字校准计算电路、实时时钟电路，数字校准计算电路包括频率偏差计算电路、计数基值计算电路，温度传感器用于检测晶振所处环境的温度变化，温度采集模块将温度值转换为数字，频率偏差计算电路根据温度采集模块的温度数据，与基准温度值进行比较，查表、计算得到温度变化引起的频率偏差，计数基值计算电路根据频率偏差计算得到实时时钟计数器计数基值，并写入实时时钟计数器的累加基值，实时时钟电路用于存储计数器累加基值。
优选地，所述频率偏差计算电路硬件实现需要一个加法器、二个减法器和一个乘法器。
优选地，所述实时时钟电路包含一个计数器计数基值寄存器。
优选地，所述计数器累加基值默认值为0x80000。
本发明的积极进步效果在于：本发明采用数字补偿机制，需要温度传感器感知温度变化，根据温度变化查表计算得到频率偏移值，再修改RTC计数器的累加基值达到校准的效果。本发明由硬件电路实现温度测量和RTC校准，不需要占用CPU（中央处理器）资源，实现简单。
附图说明
图1为本发明的示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明实时时钟温度漂移校准电路包括温度传感器1、温度采集模块2、数字校准计算电路3、实时时钟电路4，数字校准计算电路3包括频率偏差计算电路5、计数基值计算电路6，温度传感器1用于检测晶振所处环境的温度变化，温度采集模块2将温度值转换为数字，频率偏差计算电路5根据温度采集模块2的温度数据，与基准温度值进行比较，查表、计算得到温度变化引起的频率偏差，计数基值计算电路6根据频率偏差计算得到实时时钟计数器计数基值，并写入实时时钟计数器的累加基值，实时时钟电路4用于存储计数器累加基值。
频率偏差计算电路5硬件实现需要一个加法器、二个减法器和一个乘法器，结构简单。
实时时钟电路4包含一个计数器计数基值寄存器，实现简单。
计数器累加基值默认值为0x80000，能控制计数器累加的快慢达到校准功能。
本发明的校准过程如下：
一、启动温度传感器和温度采集模块，得到外部环境温度数值；
二、温度数值与温度基准值(25℃时对应的值，该值为固定值，软件只需配置一次)相减，取绝对值，得到温度偏差绝对值；
三、根据温度偏差绝对值，查表得到频率差值。如果温度偏差值为整数，则只需查一次表；如果温度偏差值为小数，则需要查两次表，再计算得到频率偏差值（例如，温度偏差值x2介于整数x1和x3之间(x1和x3均为整数，且x3-x1=1)，查表得到x1、x3对应的频率偏差y1、y3，则可近似得到x2对应的频率偏差值y2=y3+(y1-y3)*(x3-x2)）；
四、根据频率偏差值，计算出新的计数器累加基值，将新的计数器累加基值更新到实时时钟电路中的计数器计数基值寄存器，完成校准操作。
本发明不需要CPU计算计数器累加基，全部由硬件电路实现，CPU只需在需要的时候，开启校准电路，完成一次温度校准，避免占用CPU太多资源。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种实时时钟温度漂移校准电路，其特征在于，其包括温度传感器、温度采集模块、数字校准计算电路、实时时钟电路，数字校准计算电路包括频率偏差计算电路、计数基值计算电路，温度传感器用于检测晶振所处环境的温度变化，温度采集模块将温度值转换为数字，频率偏差计算电路根据温度采集模块的温度数据，与基准温度值进行比较，查表、计算得到温度变化引起的频率偏差，计数基值计算电路根据频率偏差计算得到实时时钟计数器计数基值，并写入实时时钟计数器的累加基值，实时时钟电路用于存储计数器累加基值。
2.如权利要求1所述的实时时钟温度漂移校准电路，其特征在于，所述频率偏差计算电路硬件实现需要一个加法器、二个减法器和一个乘法器。
3.如权利要求1所述的实时时钟温度漂移校准电路，其特征在于，所述实时时钟电路包含一个计数器计数基值寄存器。
4.如权利要求1所述的实时时钟温度漂移校准电路，其特征在于，所述计数器累加基值默认值为0x80000。
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