RTC(Real_Time Clock)為整個電子系統提供時間基準，MCU、MPU、CPU均離不開RTC電路設計，在設計RTC單元時應注意哪些事項?常見的RTC故障如何解決呢?
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201804/378274.htm一、什麼是RTC
實時時鐘(Real_Time Clock)簡稱為RTC，主要為各種電子系統提供時間基準。通常把集成於晶片內部的RTC稱為片內RTC，在晶片外擴展的RTC稱為外部RTC。
圖1 時間格式
二、 RTC的發展
1、早期RTC
早期RTC常使用74/54系列、CC4000系列及555集成電路構建秒脈衝源，再利用分頻器、計數器、緩存器等得到分、時、日、月、年的計時信號，最後通過通信口送到處理器處理。由於電路搭建複雜且受器件特性影響較大，這樣的RTC往往精度差、功耗大且佔用大面積PCB空間，且這類產品面臨「2000年」的問題(千年蟲問題詳見百度)。
圖2 千年蟲問題
2、中期RTC
這一時期的RTC出現在20世紀90年代，由於採用特殊CMOS工藝，因此功耗大為降低，典型值約0.5μA以下，供電電壓僅為1.4V以下。為節約寶貴的IO接口，通訊口也變為串行方式，出現了諸如三線SIO/四線SPI，部分產品採用2線I2C總線。封裝上採用SOP/SSOP封裝，體積大為縮小。得益於半導體技術的發展，這時的RTC精度、功耗等特性上得到實質性提高，已具備萬年曆功能甚至可以做到晶振停振自動檢測功能。目前這類RTC正被廣泛使用。
圖3 PCF8583
3、新一代RTC
最新一代RTC產品中，除了包含第二代產品所具有的全部功能，更加入了複合功能，如低電壓檢測，主備用電池切換功能，抗印製板漏電功能，且本身封裝更小(高度0.85mm，面積僅為2mm*2mm)。
三、RTC使用
RTC設計推薦方案如圖4所示，若採用I2C/SPI通信的RTC IC且已具備I2C/SPI驅動程序，RTC的使用就顯得尤為簡單，僅需要加上晶振電路就可以工作了。
圖4 RTC硬體電路
RTC設計電路簡約而不簡單，時鐘晶片的選擇、電路設計、器件放置、阻抗控制、PCB走線規範均會影響RTC的時間基準的穩定性，如圖5所示為致遠電子基於Cortex-A7架構的800MHz主頻的M6Y2C-256F256LI-T核心板以及配套硬體開發指南，致遠電子每一款核心板均有提供標準的推薦電路，為設計者提供穩定可靠的設計參考。
圖5 提供完善硬體支持的核心板
軟體方面，我們僅以linux為例了解下RTC的使用。在內核配置中選擇與硬體匹配的RTC驅動，以生成正確的內核鏡像。
圖6 啟用PCF8563 RTC驅動
圖7 啟用片內RTC
然後結合硬體測試RTC功能，使用命令date –-help獲取相關指令。hwclock –w命令將設置的時間同步到硬體，hwclock命令獲取RTC時間，判斷是否同步成功。
圖8 date命令(部分)
圖9 驗證保存狀態
四、RTC問題
1、計時不準
RTC的主要職責就是提供準確的時間基準，計時不準的RTC毫無價值可言。目前部分MCU在片內已集成RTC，實際測試中在電池供電6小時環境下片內RTC的偏差在1-2分鐘。因此，若對實時時鐘有較高的要求則需優先考慮外擴RTC，若能支持溫度自動補償則精度更佳，如DS3231、PCF2129可以在後備電池供電時根據溫度變化自動修改補償量。
圖10 常見RTC精度對比(供參考)
2、無法讀寫
RTC無法讀寫(通信)時可從軟、硬體兩方面考慮。軟體方面重點考慮通信驅動的問題，在嵌入式linux系統中常表現出RTC驅動無法檢測到RTC的存在。比如在啟動信息中列印pcf8563_get_datetime: read error，或者無法對I2C/SPI操作。這類問題可以使用帶協議解碼的示波器排查、驗證。
圖11 I2C協議解碼
硬體方面，以常用的I2C為例，最不可忽視的則是上拉電阻的使用。I2C上拉電阻選擇1K-10K為宜，可根據通信速率、長度、節點數而定。在節點數多、幹擾大時還應在SDA、SCL線上串聯100～200ohm左右的電阻，有效抑制幹擾脈衝。另外，所有IC都有意外損壞的可能，必要時更換RTC晶片。
圖12 I2C上拉電阻使用
3、掉電不保存
這種情況最可能的原因是未使用備用電源或備用電源沒電了，應檢查硬體電源電路。軟體方面可能在用戶程序、自啟動腳本中設置了RTC，每次重啟則將RTC恢復為默認值，這時應從啟動列印信息或系統日誌中排查。