一、引言

DS17887是由Maxim Integrated（原Dallas Semiconductor）生產(chǎn)的一款高性能3V/5V實時時鐘（RTC）模塊。它集成了實時時鐘功能、非易失性存儲器（NV RAM）、電源控制電路以及多種增強特性，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備、筆記本電腦等領(lǐng)域。本文將詳細介紹DS17887的功能、特點、引腳分配、工作原理、應(yīng)用實例以及相關(guān)的驅(qū)動開發(fā)等內(nèi)容。

二、DS17887概述

DS17887是DS17x87系列實時時鐘模塊中的一員，該系列還包括DS17287和DS17487。這些模塊被設(shè)計為行業(yè)標準DS12885和DS12887的后續(xù)產(chǎn)品，提供了更強大的功能和更高的性能。DS17887采用24引腳DIP封裝，集成了石英晶體、鋰電池以及必要的時鐘電路，構(gòu)成了一個完整的、自包含的計時模塊。

　　產(chǎn)品詳情

　　DS17285, DS17485, DS17885, DS17287, DS17487以及DS17887實時時鐘(RTC)是工業(yè)標準的DS12885和DS12887的后續(xù)產(chǎn)品。DS17285，DS17485和DS17885 (下文以DS17x85代替)提供一個實時時鐘/日歷，一個定時鬧鐘，三個可屏蔽中斷(共用一個中斷輸出)，可編程方波輸出和114字節(jié)的電池備份NV SRAM。DS17x85還集成了許多增強特性，例如硅序列號，電源開/關(guān)控制電路，和2K、4K或8K字節(jié)的電池備份NV SRAM。DS17287，DS17487和DS17887 (下文以DS17x87代替)在24引腳DIP模塊封裝內(nèi)集成了晶振和鋰電池。DS17x85和DS17x87的電源控制電路允許系統(tǒng)通過外部激勵開啟電源，例如鍵盤或時間和日期(喚醒)鬧鐘。/PWR輸出引腳可被任一此類事件觸發(fā)，并可用于開啟外部電源。/PWR引腳受軟件控制，以便在某個任務(wù)完成后，能夠接著關(guān)斷系統(tǒng)電源。

　　對于所有少于31天的月份，所有器件的日期都能夠在月末自動調(diào)整，并帶有閏年補償。該器件可配置為24小時或12小時格式，并且?guī)в蠥M/PM指示。精確的溫度補償電路用于監(jiān)控VCC。一旦檢測到主電源失效，器件可以自動切換到備用電源。鈕扣式鋰電池可以連接到DS17x85的VBAT輸入引腳，在主電源掉電時保持有效的時間和日期。DS17x85和DS17x87還包括了VBAUX輸入，用于電源輔助功能，例如/PWR控制。該器件通過一個復用的、字節(jié)寬度接口訪問。

　　應(yīng)用

　　嵌入式系統(tǒng)

　　網(wǎng)絡(luò)集線器、橋接器和路由器

　　安全系統(tǒng)

　　電表

　　特性

　　集成了工業(yè)標準的DS12887 PC時鐘外加增強特性

　　RTC計算秒、分、時、星期、日期、月份和年，并且具有閏年補償，有效期至2099年

　　可選的+3.0V或+5.0V工作電壓

　　SMI恢復堆棧

　　64位硅序列號

　　電源控制電路，支持系統(tǒng)通過日期/時間鬧鐘或鍵盤開啟電源

　　晶體選擇位，允許RTC工作于6pF或12.5pF晶體

　　12小時或24小時時鐘，具有帶AM和PM指示的12小時模式

　　114字節(jié)通用、電池備份NV SRAM

　　擴展的電池備份NV SRAM

　　2048字節(jié)(DS17285/DS17287)

　　4096字節(jié)(DS17485/DS17487)

　　8192字節(jié)(DS17885/DS17887)

　　RAM清除功能

　　中斷輸出，帶6個獨立的可屏蔽中斷標志

　　鬧鐘可設(shè)置為每秒一次至每天一次

　　時鐘終止刷新周期標志

　　可編程方波輸出

　　自動電源失效檢測和切換電路

　　可選擇PDIP、SO或TSOP封裝(DS17285，DS17485，DS17885)

　　可選擇集成晶體和電池的DIP模塊封裝(DS17287，DS17487，DS17887)

　　可選擇工業(yè)級溫度范圍

　　通過UL認證

三、主要功能與特點

1. 實時時鐘功能

DS17887能夠精確計時，包括秒、分、時、日、月、年，并且具有閏年補償功能，其計時算法的有效期至2100年。這確保了時鐘在長時間運行中的準確性。

2. 多電源支持

DS17887支持+3V或+5V的工作電壓，使其能夠兼容多種不同的電源系統(tǒng)。此外，它還具備電源控制電路，允許系統(tǒng)通過外部激勵（如鍵盤輸入或時間和日期報警）來開啟電源。

3. 非易失性存儲器

該模塊內(nèi)置了114字節(jié)的用戶NV RAM以及額外的8kB NV RAM，用于存儲關(guān)鍵數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)在主電源掉電時仍能保持不變，確保了數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。

4. 增強特性

DS17887還具備多種增強特性，如64位硅序列號、SMI恢復堆棧、世紀寄存器、日期報警寄存器等。這些特性使得DS17887在復雜的應(yīng)用場景中能夠發(fā)揮更大的作用。

5. 靈活的時間格式

DS17887支持12小時或24小時的時間格式，并且在12小時模式下還具備AM/PM指示功能。這為用戶提供了更加靈活的時間顯示方式。

6. 精確的溫度補償

模塊內(nèi)部集成了精確的溫度補償電路，能夠監(jiān)控VCC的狀態(tài)。一旦檢測到主電源失效，DS17887會自動切換到備用電源（如鋰電池），確保時鐘和數(shù)據(jù)的持續(xù)運行。

四、引腳分配與功能描述

DS17887采用24引腳DIP封裝，其引腳分配如下：

五、工作原理

DS17887的工作原理主要基于其內(nèi)部的實時時鐘電路、電源控制電路以及非易失性存儲器。以下是對其工作原理的詳細介紹：

1. 實時時鐘電路

DS17887內(nèi)部的實時時鐘電路由石英晶體振蕩器、分頻器、計數(shù)器以及校準電路等組成。石英晶體振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩信號，經(jīng)過分頻器分頻后得到秒、分、時等時間單位。計數(shù)器則對這些時間單位進行計數(shù)，從而得到當前的時間。校準電路用于對時鐘進行校準，確保時鐘的準確性。

2. 電源控制電路

電源控制電路負責監(jiān)測主電源和備用電源的狀態(tài)，并根據(jù)需要切換電源。當主電源正常時，電源控制電路將主電源提供給模塊內(nèi)部的各個電路。當主電源失效時，電源控制電路會自動切換到備用電源（如鋰電池），確保時鐘和數(shù)據(jù)的持續(xù)運行。

3. 非易失性存儲器

非易失性存儲器用于存儲關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如時間、日期、報警設(shè)置等。這些數(shù)據(jù)在主電源掉電時仍能保持不變，因為非易失性存儲器具有掉電保持功能。當主電源恢復時，這些數(shù)據(jù)可以被重新讀取并使用。

六、應(yīng)用實例

DS17887因其強大的功能和可靠性而被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。以下是一些典型的應(yīng)用實例：

1. 工業(yè)控制

在工業(yè)控制系統(tǒng)中，DS17887可以用于記錄設(shè)備的工作時間、故障時間等關(guān)鍵信息。這些信息對于設(shè)備的維護和管理至關(guān)重要。同時，DS17887的電源控制電路還可以實現(xiàn)設(shè)備的遠程喚醒功能，提高系統(tǒng)的靈活性和可靠性。

2. 醫(yī)療設(shè)備

在醫(yī)療設(shè)備中，DS17887可以用于記錄患者的治療時間、用藥時間等關(guān)鍵信息。這些信息對于醫(yī)生的治療決策和患者的康復至關(guān)重要。此外，DS17887的高精度時鐘還可以確保醫(yī)療設(shè)備的精確運行。

3. 網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備

在網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備中，DS17887可以用于記錄設(shè)備的上線時間、下線時間等關(guān)鍵信息。這些信息對于網(wǎng)絡(luò)管理員的網(wǎng)絡(luò)管理和優(yōu)化至關(guān)重要。同時，DS17887的實時時鐘功能還可以確保網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備的精確同步。

4. 筆記本電腦

在筆記本電腦中，DS17887可以用于記錄系統(tǒng)的啟動時間、關(guān)機時間等關(guān)鍵信息。這些信息對于用戶了解系統(tǒng)的使用情況以及進行系統(tǒng)維護至關(guān)重要。此外，DS17887的電源控制電路還可以實現(xiàn)筆記本電腦的定時開關(guān)機功能，提高用戶的使用體驗。

七、驅(qū)動開發(fā)

為了使用DS17887實時時鐘模塊，需要開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動程序。以下是一個基于C語言的DS17887驅(qū)動開發(fā)示例：

#include <stdint.h>

#include <stdbool.h>



// 定義DS17887對象類型

typedef struct Ds17887Object {

uint8_t ctlReg[4];  // 控制寄存器

uint16_t dateTime[6];  // 讀取的系統(tǒng)時間

void (*SetCtlPin[6])(bool value);  // 控制引腳操作

void (*WriteByte)(uint16_t data);  // 寫一個字節(jié)

uint16_t (*ReadByte)(void);  // 讀一個字節(jié)

void (*SetBusDirection)(bool direction);  // 設(shè)置總線方向

void (*Delayus)(volatile uint32_t nTime);  // 延時操作

} Ds17887ObjectType;



// 初始化DS17887對象

void InitDs17887(Ds17887ObjectType *ds17887) {

// 初始化控制寄存器

for (int i = 0; i < 4; i++) {

ds17887->ctlReg[i] = 0;

}

// 初始化系統(tǒng)時間

for (int i = 0; i < 6; i++) {

ds17887->dateTime[i] = 0;

}

// 初始化控制引腳操作函數(shù)指針

for (int i = 0; i < 6; i++) {

ds17887->SetCtlPin[i] = NULL;

}

// 初始化讀寫字節(jié)函數(shù)指針

ds17887->WriteByte = NULL;

ds17887->ReadByte = NULL;

// 初始化設(shè)置總線方向函數(shù)指針

ds17887->SetBusDirection = NULL;

// 初始化延時操作函數(shù)指針

ds17887->Delayus = NULL;

}



// 從DS17887讀數(shù)據(jù)

static uint16_t ReadDataFromDS17887(Ds17887ObjectType *ds17887, uint16_t address) {

// 將片選信號置位，失能片選

ds17887->SetCtlPin[DS17887_CS](true);

// 將RD與WR置位

ds17887->SetCtlPin[DS17887_WR](true);

ds17887->SetCtlPin[DS17887_RD](true);

ds17887->Delayus(2);

// 置位ALE

ds17887->SetCtlPin[DS17887_ALE](true);

// 將地址數(shù)據(jù)總線的模式改為輸出

ds17887->SetBusDirection(true);

// 寫寄存器地址

ds17887->WriteByte(address);

// 將片選信號置位，使能片選

ds17887->SetCtlPin[DS17887_CS](false);

ds17887->Delayus(2);

// 復位ALE

ds17887->SetCtlPin[DS17887_ALE](false);

ds17887->Delayus(2);

// 復位RD

ds17887->SetCtlPin[DS17887_RD](false);

ds17887->Delayus(10);

// 將地址數(shù)據(jù)總線的模式改為輸入

ds17887->SetBusDirection(false);

ds17887->Delayus(40);

// 讀取數(shù)據(jù)

uint16_t readData = 0;

readData = ds17887->ReadByte();

ds17887->Delayus(4);

// 將RD置位，并將CS信號置位，失能芯片

ds17887->SetCtlPin[DS17887_RD](true);

ds17887->SetCtlPin[DS17887_CS](true);

ds17887->Delayus(4);

return readData;

}



// 向DS17887寫數(shù)據(jù)

static void WriteDataToDS17887(Ds17887ObjectType *ds17887, uint16_t address, uint16_t data) {

// 將片選信號置位，失能片選

ds17887->SetCtlPin[DS17887_CS](true);

// 將RD與WR置位

ds17887->SetCtlPin[DS17887_WR](true);

ds17887->SetCtlPin[DS17887_RD](true);

ds17887->Delayus(2);

// 置位ALE

ds17887->SetCtlPin[DS17887_ALE](true);

// 將地址數(shù)據(jù)總線的模式改為輸出

ds17887->SetBusDirection(true);

// 寫寄存器地址

ds17887->WriteByte(address);

// 將片選信號置位，使能片選

ds17887->SetCtlPin[DS17887_CS](false);

ds17887->Delayus(2);

// 復位ALE

ds17887->SetCtlPin[DS17887_ALE](false);

ds17887->Delayus(2);

// 寫數(shù)據(jù)

ds17887->WriteByte(data);

ds17887->Delayus(40);

// 將WR置位

ds17887->SetCtlPin[DS17887_WR](true);

ds17887->Delayus(4);

// 將CS信號置位，失能芯片

ds17887->SetCtlPin[DS17887_CS](true);

ds17887->Delayus(4);

}



// 獲取當前時間

void GetCurrentTime(Ds17887ObjectType *ds17887) {

// 讀取時間寄存器

for (int i = 0; i < 6; i++) {

ds17887->dateTime[i] = ReadDataFromDS17887(ds17887, TIME_REGISTER_BASE + i);

}

}



// 設(shè)置當前時間

void SetCurrentTime(Ds17887ObjectType *ds17887, uint16_t *timeData) {

// 寫入時間寄存器

for (int i = 0; i < 6; i++) {

WriteDataToDS17887(ds17887, TIME_REGISTER_BASE + i, timeData[i]);

}

}

八、總結(jié)

DS17887是一款功能強大、性能可靠的3V/5V實時時鐘模塊。它集成了實時時鐘功能、非易失性存儲器、電源控制電路以及多種增強特性，能夠滿足各種復雜應(yīng)用場景的需求。通過開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動程序，可以方便地實現(xiàn)對DS17887的控制和數(shù)據(jù)讀寫操作。在未來的發(fā)展中，隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能家居等領(lǐng)域的不斷興起，DS17887等實時時鐘模塊的應(yīng)用前景將更加廣闊。