发新帖本帖赏金 70.00元(功能说明)我要提问
12下一页
返回列表
[技术问答]

HC32F460 是否有 RTC?在电池供电方案中该如何使用?

[复制链接]
15426|40
手机看帖
扫描二维码
随时随地手机跟帖
yang377156216|  楼主 | 2023-5-10 11:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
#申请原创#  @21小跑堂
背景
RTC ,学名实时时钟芯片,它是日常生活中应用较为广泛,不管是消费类还是工业类的电子产品基本都要求带有时钟、日历或闹钟功能,它为人们提供精确的实时时间,或者为电子系统提供精确的时间基准,实时时钟芯片大多采用精度较高的晶体振荡器作为时钟源。有些时钟芯片为了在主电源掉电时,还可以工作,需要外加电池供电。从我了解,现在越来越多的 mcu 芯片中就带有 RTC 了,叫做芯片内置 RTC,并且用起来跟独立的时钟芯片效果相差无几(当然一份价格一分货,贵点的时钟芯片都比一颗单片机价格超出一大截)。最近在用 HC32F60PETB 这颗芯片做项目,通过选型手册了解到该 MCU 同样是带有 RTC 的,细看手册发现它并无 VBAT 引脚,那么它是如何实现该有的功能呢?细看手册,记录如下。


F460 电源域
HC32F460 系列MCU在芯片上有一个内部实时时钟,它与其他制造商的备份域电源设计方法不同。我们可以从下面的图片中了解整个芯片内部的电源拓扑结构。可以看出,RTC的电源也是VCC而不是VBAT引脚。因此,为了保持RTC正常工作,有必要始终向VCC引脚供电,无论是来自电池还是其他外部电源,因此该类型的内置 RTC 也叫做非断电型 RTC MCU。
F460 电源拓扑.jpg

F460 低功耗模式下运行 RTC
以上描述已经非常确认这个单片机的 RTC 是可以正常使用的,但也许还会有疑问“如何在低功率模式下保持RTC”。通过用户手册得知,F460 有多种低功率模式,其中一种是断电模式,断电模式又分为PD1到PD4。我们可以使用PD2低功率模式,因为在这种模式下,RTC 可以保持正常运行,同时功耗可以保持在较低的水平。
F460 PD2 模式内容.jpg
我们可以通过下表了解RTC在PD2模式下与外部低速晶体振荡器一起工作时的功耗。比起带有 VBAT 引脚的芯片,这种模式下功耗确实稍微偏大了些,但好在应用场景是由电池供电的时间占比不会很高,所以可以接受该功耗值。
F460 RTC PD2 功耗.jpg
由于用到了低功耗模式,那么接下来我们还需要了解如何通过单片机的功能引脚将其从PD2模式中唤醒,通过以下2图可以得知,一共有多个唤醒引脚组别且都在数据手册引脚表中有注明:
F460 wkup 组别.jpg
F460 引脚表.jpg

双电源自动切换方案
最后,我将展示拓扑方案,说明 F460 MCU 如何在双电源(3v电池和外部3.3v电源)下动态切换电源,并在这些条件下保持RTC正常运行,以及自动进入低功率模式和唤醒。
F460 双电源切换拓扑.jpg
上面拓扑图中供电用的主板会不定期地被拔开来,使得 F460 子板必须得由电池供电。在固件设计时,主循环中有必要不断地去读取唤醒引脚的电平状态,如果它被读取为低电平,则表明主板的电源已经断开。此时,电池已通电,是时候主动进入PD2模式了。在进入PD2模式之前,除了将其它没用到的引脚设置为确定电平状态,还有必要正确配置唤醒引脚上升沿触发唤醒的功能。在主板断电期间,包括RTC在内的整个MCU由电池持续供电,并在PD2模式下运行。主板连接到3.3V电源后,唤醒引脚将发生上升沿变化,因此会自动唤醒MCU,唤醒后,MCU将正常复位,复位标志为 PDRF。整个过程来来回回。另外,从系统的健壮性考量,还需要设计电池低电量监测功能,可以使用 PVD 来做,也可以单独再加一路电池分压电路到 AD 通道去,监测到电压掉到一定阈值后说明需要更换电池了,此时由于操作上带来的电源电压突然掉下将会引发 POR 复位,RTC 同样就需要重新置位了。
以下是更加具体化的电路设计图,可以作为参考:
F460 双电源设计.jpg
当然,MOS 方案需要考虑 Vgth 电压在 VDD 达到一个临界时会导致管子状态不定的问题,二极管方案需要考虑压降和自身功耗问题。
在论坛中还看到其它的一些设计,一并放到这里:
vcc和vbat 双电源切换应用.jpg

F460 在PD2模式下运行 RTC
我使用 PB02 作为唤醒脚,做了一次测试,达到预期效果,并且通过手册了解到,该 RTC 还带有硬件日历和温度补偿校准功能,不错:
实际测试 RTC PD2 效果图.png

附件为测试代码,提供给刚好有需求的朋友。
main_F460 RTC PD2 XTL32 WKUP PIN.zip (3.01 KB)

使用特权

评论回复

打赏榜单

21小跑堂 打赏了 70.00 元 2023-05-11
理由:恭喜通过原创审核!期待您更多的原创作品~

评论
21小跑堂 2023-5-11 17:48 回复TA
巧设电路结构,解决非断电型RTC MCU的电池供电方案。 
csy1123| | 2023-5-11 16:02 | 显示全部楼层
学习

使用特权

评论回复
guijial511| | 2023-5-11 20:02 | 显示全部楼层
现在高精度RTC还是很贵啊

使用特权

评论回复
汽车电子| | 2023-5-16 15:12 | 显示全部楼层
搞不清楚为什么不单独搞个RTC电源引脚?
如果用纽扣电池给RTC供电,就变得很复杂了,要各种设置,不然纽扣电池很快没电了。

使用特权

评论回复
appleji| | 2023-5-28 10:22 | 显示全部楼层
没有VBAT,我直接在外部加了一个RTC

使用特权

评论回复
sunriverYao| | 2023-6-5 13:44 | 显示全部楼层
appleji 发表于 2023-5-28 10:22
没有VBAT,我直接在外部加了一个RTC

要么体积很大,要么价格超高。目前看来,只有贝岭仿产的体积最小(MSOP8)。但是,还是有电路板开销。要是有CSP8,CSP9的封装就爽了。

使用特权

评论回复
iwjj1985| | 2023-6-7 10:31 | 显示全部楼层
汽车电子 发表于 2023-5-16 15:12
搞不清楚为什么不单独搞个RTC电源引脚?
如果用纽扣电池给RTC供电,就变得很复杂了,要各种设置,不然纽扣 ...

搞个新的RTC电源引脚,芯片模拟部分需要一个单独的电源域

使用特权

评论回复
jimgui1981| | 2023-6-9 13:23 | 显示全部楼层
搞个新的RTC电源引脚,芯片模拟部分需要一个单独的电源

使用特权

评论回复
chenjun89| | 2023-6-10 08:28 | 显示全部楼层
MCU有内部RTC,不过精度和稳定性不高

使用特权

评论回复
sdCAD| | 2023-7-6 15:25 | 显示全部楼层
芯片自带的RTC和DS1302的实时时钟区别大不大

使用特权

评论回复
iyoum| | 2023-7-6 15:32 | 显示全部楼层
HC32F460 与其他STM32系列一样,集成了RTC模块。RTC包含定时器、闹钟和日期/时间寄存器,可以提供各种时间相关的功能。

使用特权

评论回复
updownq| | 2023-7-6 15:49 | 显示全部楼层
HC32F460 系列微控制器具有时时钟

使用特权

评论回复
maudlu| | 2023-7-6 16:02 | 显示全部楼层
RTC是一种具有独立供电的计时/日期模块,可提供精确的时间和日期信息。

使用特权

评论回复
sanfuzi| | 2023-7-6 16:16 | 显示全部楼层
rtc具有哪些功能              

使用特权

评论回复
averyleigh| | 2023-7-6 16:27 | 显示全部楼层
RTC模块支持多个闹钟功能吗?              

使用特权

评论回复
louliana| | 2023-7-6 16:55 | 显示全部楼层
RTC能产生毫秒级的中断吗               

使用特权

评论回复
ingramward| | 2023-7-6 17:02 | 显示全部楼层
不同的具体型号和封装可能在RTC功能方面略有差异。

使用特权

评论回复
iyoum| | 2023-7-6 17:12 | 显示全部楼层
具备实时时钟(RTC)功能。  

使用特权

评论回复
chenci2013| | 2023-7-6 17:22 | 显示全部楼层
有 RTC               

使用特权

评论回复
abotomson| | 2023-7-6 17:44 | 显示全部楼层
可以实现诸如实时时钟、日历、定时器、闹钟等应用。

使用特权

评论回复
发新帖 本帖赏金 70.00元(功能说明)我要提问
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

33

主题

162

帖子

10

粉丝