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自校准实时时钟RTC的研究和设计

论文摘要

实时时钟（RTC）是一种高密度集成的专用集成电路,基本功能是保持跟踪时间和日期等信息,保证走时准确,适合于一切需要低功耗及准确计时的场合,是目前运用最广泛的消费类电子产品之一。当前实时时钟大多采用精度较高的晶体振荡器作为时钟源,然而温度对晶振的精确度有显著影响,因此随温度修调RTC具有重大意义。本文针对晶体振荡器的温漂特性,提出了一款基于三线SPI接口的实时时钟体系结构和一种基于分频链的频率校准算法,该结构包含了RTC的基本功能,并且将温度补偿功能集成在片内。本方案中,由RTC的定时器控制温度传感器,定时采集温度信息,由ADC产生量化数据,通过控制逻辑运算查表以修正校准寄存器的值,校准算法在不改变晶体振荡器的情况下,通过该值调节分频后的时钟频率,间接对时钟进行校准。这一设计巧妙地利用了RTC本身的功能和电路结构,修调过程在芯片内部自动完成,除实现了自校准的功能外,更有效降低应用系统因分立元件管脚过多而造成的干扰和影响,并有效节省系统的I/O资源,便于集成。本设计采用自顶向下（TOP-DOWN）的设计方法,使用VerilogHDL实现实时时钟的前端设计,利用Synopsys公司的EDA工具进行后端设计和验证。经仿真测试验证,该RTC实现了频率自校准功能。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 背景概述
  • 1.2 研究的目的和意义
  • 1.3 论文结构安排
  • 2 总体设计
  • 2.1 RTC 的基本架构
  • 2.2 3-wire SPI 介绍
  • 2.3 总体模块设计
  • 2.4 小结
  • 3 自较准的算法和实现
  • 3.1 晶体振荡器的温漂特性
  • 3.2 温度补偿原理概述
  • 3.3 数字校准原理
  • 3.4 校准电路的设计
  • 3.5 仿真及分析
  • 3.6 温度传感器和校准值的获取
  • 3.7 其他校准方案概述
  • 3.8 小结
  • 4 RTC模块设计
  • 4.1 RTC 的时钟域接口设计
  • 4.2 接口模块
  • 4.3 芯片内部主要数字模块
  • 4.4 ADC 模块设计
  • 4.5 小结
  • 5 芯片综合和验证
  • 5.1 RTC 的验证流程
  • 5.2 芯片综合
  • 5.3 实时时钟芯片的版图设计
  • 5.4 全局仿真和分析
  • 5.5 小结
  • 6 总结
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录 本人攻读硕士期间参与的项目

    • 相关论文文献

    本文来源: https://www.lw50.cn/article/774e4be8e6ab45c3b5c8df86.html