探索DS1673便攜式系統(tǒng)控制器：低功耗便攜產(chǎn)品的理想選擇

在電子工程師的世界里，為低功耗便攜式產(chǎn)品尋找合適的系統(tǒng)控制器是一項(xiàng)重要任務(wù)。DALLAS MAXIM的DS1673便攜式系統(tǒng)控制器，憑借其豐富的功能和出色的性能，成為了眾多工程師的首選。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款控制器。

文件下載：DS1673.pdf

一、DS1673概述

DS1673將低功耗便攜式產(chǎn)品所需的多種功能集成于單芯片中，提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）、非易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（NV RAM）控制器、微處理器監(jiān)控器以及一個(gè)3通道8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。通過(guò)簡(jiǎn)單的3線接口即可與DS1673進(jìn)行通信，方便快捷。

二、主要特性

1. 實(shí)時(shí)時(shí)鐘

DS1673的實(shí)時(shí)時(shí)鐘能精確計(jì)數(shù)秒、分、時(shí)、日、月、周和年，還具備閏年補(bǔ)償功能，有效時(shí)間可至2100年。同時(shí)，它提供鬧鐘中斷，無(wú)論是由系統(tǒng)電源供電還是處于電池備份模式，該中斷都能正常工作，可用于喚醒掉電的系統(tǒng)。

2. 微處理器監(jiān)控

• 電源故障監(jiān)控：精確的溫度補(bǔ)償參考和比較器電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)(V{CC})狀態(tài)。當(dāng)(V{CC})超出容差范圍時(shí)，會(huì)生成內(nèi)部電源故障信號(hào)，使復(fù)位信號(hào)處于有效狀態(tài)；當(dāng)(V_{CC})恢復(fù)到容差范圍內(nèi)時(shí)，復(fù)位信號(hào)會(huì)保持250ms的有效狀態(tài)，以確保電源和處理器穩(wěn)定。
• 按鈕復(fù)位控制：對(duì)按鈕輸入進(jìn)行去抖處理，保證復(fù)位脈沖寬度為250ms。
• 看門(mén)狗定時(shí)器：若在預(yù)定時(shí)間內(nèi)未驅(qū)動(dòng)ST輸入引腳為低電平，復(fù)位信號(hào)將被置為有效狀態(tài)。時(shí)間延遲可通過(guò)看門(mén)狗寄存器中的TD位設(shè)置為250ms、500ms或1000ms。

3. NV RAM控制

DS1673為外部SRAM提供自動(dòng)電池備份和寫(xiě)保護(hù)功能。通過(guò)(V{CCO})、(CEOL)和(CEOH)引腳實(shí)現(xiàn)，在(V{CC})缺失時(shí)，利用(V_{CCO})引腳連接的備用能源為RTC供電并保留RAM數(shù)據(jù)。在電源瞬變期間，控制對(duì)RAM的片選輸出，防止數(shù)據(jù)損壞。

4. 3通道8位ADC

該ADC具有內(nèi)部2.55V（典型值）參考電壓，由片上帶隙電路生成。采用逐次逼近技術(shù)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字代碼，具有單調(diào)性（無(wú)丟失代碼），并配備內(nèi)部模擬濾波器以減少高頻噪聲。

5. 簡(jiǎn)單3線接口

通過(guò)芯片選擇（CS）、串行時(shí)鐘（SCLK）和輸入/輸出（I/O）引腳組成的3線接口進(jìn)行通信，方便與其他設(shè)備連接。

6. 電源選擇

支持+3.0V或+5.0V的工作電壓，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

三、引腳配置與功能

DS1673共有20個(gè)引腳，每個(gè)引腳都有其特定的功能：

• VBAT：標(biāo)準(zhǔn)3V鋰電池或其他能源的電池輸入。
• (V_{CCO})：外部SRAM電源輸出。當(dāng)(V{CC})在標(biāo)稱(chēng)范圍內(nèi)時(shí)，該引腳內(nèi)部連接到(V{CC})；當(dāng)電源故障時(shí)，內(nèi)部連接到(V_{BAT})引腳。
• SCLK：串行時(shí)鐘輸入，用于同步串行接口上的數(shù)據(jù)移動(dòng)。
• I/O：數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，是3線接口的雙向數(shù)據(jù)引腳。
• CS：芯片選擇引腳，在讀寫(xiě)操作時(shí)必須置高，以實(shí)現(xiàn)3線串行接口的通信。
• CEI：RAM芯片使能輸入，必須驅(qū)動(dòng)為低電平以啟用外部RAM。
• CEOL：低字節(jié)RAM芯片使能輸出。
• CEOH：高字節(jié)RAM芯片使能輸出。
• INT：中斷輸出引腳，可作為微處理器的中斷輸入。
• GND：接地引腳，為設(shè)備提供直流電源。
• BHE：高字節(jié)使能輸入，與CEI同時(shí)為低電平時(shí)激活(CEOH)輸出。
• BLE：低字節(jié)使能輸入，與CEI同時(shí)為低電平時(shí)激活(CEOL)輸出。
• RST：低電平有效復(fù)位引腳，在多種情況下被驅(qū)動(dòng)為低電平，同時(shí)也可作為按鈕復(fù)位輸入。
• AIN2、AIN1、AIN0：3通道ADC的模擬輸入引腳。
• X2、X1：連接標(biāo)準(zhǔn)32.768kHz石英晶體，為保證精度，需使用指定負(fù)載電容為6pF的晶體。
• (V_{CC})：+3.0V或+5.0V的直流電源輸入。
• ST：低電平有效選通輸入，與看門(mén)狗定時(shí)器配合使用。

四、操作與使用要點(diǎn)

1. 上電/掉電考慮

當(dāng)(V{CC})施加到DS1673并達(dá)到大于(V{CCTP})（電源故障觸發(fā)點(diǎn)）的電平后，經(jīng)過(guò)(t{RPU})（典型值250ms），設(shè)備方可完全訪問(wèn)。在(t{RPU})之前，所有輸入均被禁用。當(dāng)(V{CC})低于(V{CCSW})時(shí)，設(shè)備切換到(V{BAT})供電。上電時(shí)，當(dāng)(V{CC})恢復(fù)到容差范圍內(nèi)，(RST)引腳會(huì)保持250ms的有效狀態(tài)，以確保電源和微處理器穩(wěn)定。

2. 地址/命令字節(jié)

每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸由命令字節(jié)啟動(dòng)，其中位0至6指定要訪問(wèn)的寄存器地址，最高位（位7）為讀寫(xiě)位，0表示讀操作，1表示寫(xiě)操作。

3. 時(shí)鐘、日歷和鬧鐘

時(shí)間和日歷信息通過(guò)讀寫(xiě)相應(yīng)的寄存器字節(jié)進(jìn)行訪問(wèn)，寄存器內(nèi)容采用二進(jìn)制編碼十進(jìn)制（BCD）格式。DS1673可運(yùn)行在12小時(shí)或24小時(shí)模式，小時(shí)寄存器的位6用于選擇模式。此外，它還包含一個(gè)日時(shí)間鬧鐘，鬧鐘寄存器位于07h至0Ah，通過(guò)設(shè)置掩碼位可實(shí)現(xiàn)不同的鬧鐘觸發(fā)條件。

4. 特殊用途寄存器

• 控制寄存器：包含EOSC（振蕩器使能）、WP（寫(xiě)保護(hù)）、AIS0 - AIS1（模擬輸入選擇）和AIE（鬧鐘中斷使能）等位，用于控制RTC和中斷。
• 狀態(tài)寄存器：包含CU（轉(zhuǎn)換更新進(jìn)行中）、LOBAT（低電池標(biāo)志）和IRQF（中斷請(qǐng)求標(biāo)志）等位，反映設(shè)備的狀態(tài)。

5. 3線串行接口

數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)3線接口完成，所有數(shù)據(jù)傳輸由驅(qū)動(dòng)CS輸入為高電平啟動(dòng)。地址和數(shù)據(jù)字節(jié)總是先將最低有效位（LSB）移入I/O引腳，可進(jìn)行單字節(jié)或多字節(jié)突發(fā)模式的數(shù)據(jù)傳輸。

五、電氣特性

1. 絕對(duì)最大額定值

• 任何引腳相對(duì)于地的電壓范圍為-0.3V至+7.0V。
• 工作溫度范圍為0°C至+70°C。
• 存儲(chǔ)溫度范圍為-55°C至+125°C。
• 焊接溫度需參考J - STD - 020規(guī)范。

2. 推薦直流工作條件

在不同的(V_{CC})電壓下，對(duì)輸入邏輯電平、電池電壓等參數(shù)有相應(yīng)的要求。

3. 直流電氣特性

包括輸入泄漏電流、輸出電壓、工作電流等參數(shù)，不同的(V_{CC})電壓下，這些參數(shù)會(huì)有所不同。

4. 交流電氣特性

涉及數(shù)據(jù)與時(shí)鐘的建立時(shí)間、保持時(shí)間、延遲時(shí)間等，以及時(shí)鐘頻率、上升和下降時(shí)間等參數(shù)，同樣會(huì)因(V_{CC})電壓的不同而有所差異。

六、總結(jié)

DS1673便攜式系統(tǒng)控制器以其集成度高、功能豐富、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，為低功耗便攜式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。無(wú)論是實(shí)時(shí)時(shí)鐘的精確計(jì)時(shí)、微處理器的有效監(jiān)控，還是ADC的高精度轉(zhuǎn)換，都能滿足工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中的各種需求。希望通過(guò)本文的介紹，能讓大家對(duì)DS1673有更深入的了解。在實(shí)際應(yīng)用中，你是否遇到過(guò)類(lèi)似功能的控制器？它們與DS1673相比，有哪些優(yōu)勢(shì)和不足呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。