Votre système a-t-il besoin d'un circuit de module RTC ?

Chaque fois que vous avez besoin de suivre le temps dans votre système numérique, vous devez convertir les impulsions d'horloge en une date et une heure. Se contenter d'un circuit d'horloge n'est pas suffisant, la conversion nécessite un peu d'arithmétique numérique et exige de comparer un compte d'impulsions d'horloge à une date de référence. Puisqu'une bonne horloge dans votre électronique devrait fonctionner que l'appareil soit utilisé ou non, vous avez également besoin d'une source d'alimentation persistante pour votre module de chronométrage.

Au lieu de connecter un cristal ou un circuit oscillateur à un MCU, vous pouvez utiliser un module d'horloge en temps réel (RTC) sur votre carte pour fournir un chronométrage précis. Ces petites puces offrent un moyen simple de suivre le temps dans un système numérique et de renvoyer les données à un MCU via une interface standard à basse vitesse. Voici quelques applications qui nécessiteront un circuit de module RTC et quelques options populaires pour ces circuits.

Conception de circuit de module RTC

Les modules RTC sont très simples et ont de petites empreintes. Ils ont également une très faible consommation d'énergie car ils ont généralement seulement besoin de lire une impulsion d'horloge d'un circuit de cristal ou d'oscillateur. Les meilleurs modules RTC fourniront au moins une décennie de chronométrage précis sur une seule pile bouton de secours, et ils peuvent fonctionner sur l'alimentation principale du système lorsque disponible. Cette capacité simple pourrait être intégrée dans un MCU, mais tous les systèmes n'ont pas besoin d'un grand MCU avec un circuit RTC intégré.

Le schéma ci-dessous montre un circuit de module RTC simple avec un CI populaire, le DS1307 de Maxim Integrated. Les impulsions d'horloge non référencées sont alimentées à ce module à partir d'une horloge de 32.768 kHz, et les impulsions d'horloge sont référencées à une date spécifique en interne dans le DS1307. À partir de là, les données peuvent être interrogées par un MCU externe via I2C et stockées dans la mémoire du MCU. C'est essentiellement le même processus que d'autres MCU avec un oscillateur interne et un circuit RTC utiliseraient pour suivre le temps dans le cadre de leur firmware.

Exemple de circuit de module RTC utilisé comme horloge système pour un MCU ATTiny85.

Dans le schéma ci-dessus, l'autre composant notable est le MCU ATTiny85. Ce MCU a une petite empreinte DIP, une EEPROM interne avec 100 000 cycles d'effacement/écriture, une Flash interne et une SRAM interne. Cette mise en œuvre particulière fait partie d'un circuit de surveillance et de suivi de puissance pour un projet client, mais elle illustre certains cas particuliers où un MCU plus grand n'est pas nécessaire, et un MCU plus petit, une batterie de secours et un circuit de module RTD fourniront la fonctionnalité dont vous avez besoin.

Pourquoi utiliser un circuit de module RTC plutôt qu'un MCU ?

Le produit d'alimentation que j'ai mentionné ci-dessus ne nécessite pas un grand MCU pour plusieurs raisons. Quelques raisons courantes sont énumérées ci-dessous, et elles pourraient s'appliquer à votre prochain système également.

Le système ne fait que marquer et stocker des données. C'est une tâche typique pour les cartes de nœuds de capteurs, où les données peuvent être marquées avec un horodatage et certains autres critères déclenchés par des circuits logiques. Les données peuvent ensuite être stockées dans Flash via SPI. Cela ne nécessite pas un MCU de grande puissance tant que le MCU dispose d'une interface de bus SPI ou d'une autre interface à basse vitesse (par exemple, I2C dans l'exemple ci-dessus).

Les fonctions principales sont intégrées dans d'autres circuits intégrés. Dans l'exemple de la carte de surveillance de puissance que j'ai mentionné ci-dessus, nous n'avions pas besoin d'intégrer la logique de détection et de boucles de contrôle dans un seul MCU. Cela aurait économisé de l'espace, mais développer le firmware serait comme réinventer la roue. Beaucoup de ces fonctions sont intégrées dans les CI de gestion de puissance COTS (ICs de gestion de puissance).

Alimentation intermittente. Si l'appareil doit jamais se déconnecter, ou si vous prévoyez que l'accès à l'alimentation sera intermittent, alors vous pouvez vous assurer que vous continuerez à suivre le temps dans votre système grâce à une sauvegarde par batterie. Les circuits de module RTC peuvent facilement s'interfacer avec une pile bouton et peuvent fonctionner pendant plusieurs années sans recharge ou remplacement. Cela signifie également que le système n'aura pas besoin d'une unité régulatrice/gestionnaire supplémentaire pour fonctionner sur batterie. En revanche, utiliser un MCU pour la gestion du temps sur batterie gaspille la vie de la batterie, donc il vaut mieux juste utiliser un petit circuit de module RTC quoi qu'il en soit.

Composants RTC populaires

Maxim Integrated, DS1307 et DS3231

Ces deux modules RTC sont sans doute les modules RTC les plus populaires pour une gamme d'appareils. Le CI DS1307 (montré dans le schéma ci-dessus) est un composant minimal qui inclut seulement une interface I2C, une sortie d'onde carrée, un contrôleur de gestion de batterie de secours, et des entrées pour un oscillateur externe. Le module RTC DS3231 est une version plus puissante qui communique également via I2C, mais il contient un oscillateur intégré, une fonction de réinitialisation via une broche externe, et des sorties d'onde carrée/oscillateur de 32.768 kHz.

Circuit d'application DS3231. Tiré de la fiche technique DS3231.

Maxim Integrated, MAX31341BEWC

Ce module RTC particulier est le composant RTC le plus petit de Maxim à ce jour, offrant une consommation de courant ultra-faible de 180 nA. Ce composant dispose également de fonctions d'alarme intégrées à côté des fonctions standard de gestion du temps qui sont accessibles via I2C. Le composant peut également être verrouillé sur une horloge de référence avec diverses fréquences standard, permettant à la précision de l'horloge d'être déterminée par la source externe. Les applications cibles incluent les dispositifs médicaux, les appareils portables, la télématique et des domaines similaires.

Module de circuit RTC de l'application MAX31341 avec MCU externe. D'après la fiche technique du MAX31341.

Renesas, ISL12057IUZ

Le ISL12057IUZ de Renesas offre des capacités similaires à celles du MAX31341, mais il est commercialisé pour les secteurs industriels, automobiles et autres domaines d'application dans des environnements difficiles. Comme les autres composants mentionnés ci-dessus, il fournit une sortie en onde carrée et les données sont accessibles via une interface I2C. Le composant peut supporter un oscillateur externe de 32.768 kHz avec une capacité de charge de 6 pF grâce à un amplificateur inverseur intégré.

Circuit du module RTC de l'application ISL12057IUZ. D'après la fiche technique du ISL12057IUZ.

Autres composants pour le suivi du temps

En dehors du module RTC lui-même, vous aurez besoin d'autres composants pour fournir une alimentation stable, configurer le bus numérique pour lire les données, et interfacer avec un contrôleur externe. Ces composants incluent :

• MCU ou FPGA

• Batteries et porte-batteries

• Composants passifs (résistances et condensateurs)

Si vous concevez un appareil mobile, un produit IoT ou tout autre système nécessitant une horloge temps réel avec un circuit de module RTC, vous pouvez trouver ces composants et bien d'autres grâce aux fonctionnalités de recherche avancée et de filtrage sur Octopart. Lorsque vous utilisez le moteur de recherche électronique d'Octopart, vous aurez accès aux données des distributeurs et aux spécifications des pièces, et tout est librement accessible dans une interface conviviale. Jetez un œil à notre page de circuits intégrés pour trouver les composants dont vous avez besoin.

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