芯片手册之DS3231(1)

在Xilinx原理图中，Bank13的一对差分管脚连接了IIC_SCL与IIC_SDA，使用到DS3231SN芯片。因此来学习一下IIC相关的内容。

一、RTC(Real Time Clock)

以下内容来自百度：

实时时钟RTC。RTC是集成电路，通常称为时钟芯片。

提供精确的实时时间，或精确的时间基准。大多采用精度较高的晶体振荡器作为时钟源。

RTC的晶振（外部/内部晶振）的频率为为32768 Hz （2^15）。周期为1s。

常用的时钟芯片分为并行接口和串行接口两大类。并行时钟芯片数据传送速率较快,连线多,不利于缩小产品体积,且占用较多的CPU端口资源；串行时钟芯片只需占用CPU的2-3条I/O口线，可大大减小产品体积线接口。

实时时钟芯片的时间误差主要来源于时钟芯片中晶振的频率误差，而晶振的频率误差主要是由于温度变化引起的。所以，把温度对晶振谐振频率所产生的误差进行有效的补偿,是提高时钟精度的关键。

 二、DS3231SN芯片

内容来自于芯片数据手册。（英译汉）

General Description

DS3231是一种低成本、极其精确的I2C实时时钟（RTC），带有一个集成的温度补偿晶体振荡器（TCXO）和晶体。该设备包含一个电池输入，并在设备的主电源中断时保持准确的计时。

RTC包括秒、分钟、小时、天、日期、月和年的信息。会自动调整小于31天的月份和闰年的信息。

TCXO提供了一个稳定和准确的参考时钟，并将RTC保持在±每年2分钟以内，从-40°C到+85°C。TCXO频率输出可在32 kHz引脚提供。

 一个精确的温度补偿电压参考和比较器电路监测VCC的状态，以检测电源故障，提供一个复位输出，并在必要时自动切换到备用电源。此外，RST引脚被监控为一个按钮输入，以产生一个μP复位。

 Features

高精度；

串行接口（可连接Fast Mode(400KHz)的I2C）；

备份电池（可低功耗长时间工作）；

工作温度范围：商用（0°C至+70°C）和工业用（-40°C至+85°C）；

Typical Operating Circuit

工作电压范围：-0.3V ~ +6.0V

工作温度范围：-40°C ~ +85°C

对于电气特性就不了解了（看不懂）。

结构图

32KHz TCXO：初始使用VCC时发生温度转换，之后每64秒转换一次。

Power control：确定由VCC或VBAT供电。

Pushbutton function：当DS3231不处于复位周期时，它连续监测RST信号的低移动边缘。如果检测到边缘过渡，DS3231通过降低RST来解除开关。        RST也用于指示停电情况。当VCC低于VPF时，会产生内部断电信号，迫使RST引脚变低。当VCC恢复到VPF以上的水平时，RST引脚保持在较低水平约250 ms（tREC），以允许电源稳定。

RTC

引脚说明

VBAT：备用电源输入。当使用以VBAT输入作为主电源的设备时，该引脚应该使用一个0.1µF到1.0µF的低泄漏电容器进行解耦。当使用以VBAT输入作为备用电源的设备时，不需要使用电容器。如果未使用VBAT，请连接至接地。

SDA：串行数据输入输出。此引脚是I2C串行接口的数据输入/输出。这个开漏销需要一个外部上拉电阻。无论VCC上的电压如何，上拉电压均可高达5.5V。

SCL：串行时钟输入。此引脚是I2C串行接口的时钟输入，用于同步串行接口上的数据移动。无论VCC上的电压如何，该引脚最高可使用5.5V。

INT/SQW：提供报警条件下的中断信号或方波输出。

RST：提供了一个外部按钮功能，并作为一个断电事件的指示器。

IIC接口

当VCC或VBAT处于有效级别时，就可以访问I2C接口。如果连接到DS3231的微控制器由于VCC丢失或其他事件而复位，则微控制器和DS3231 I2C通信可能变得不同步，例如，微控制器在从DS3231读取数据时复位。当微控制器复位时，可以通过切换SCL使DS3231 I2C接口进入已知状态，直到观察到SDA处于高水平。此时，微控制器应该拉SDA低，而SCL是高的，产生一个启动条件。

IIC总线协议

DS3231支持双向I2C总线和数据传输协议。

DS3231在I2C总线上作为从端运行。通过SCL输入和开漏极SDA I/O线连接到总线。在总线规范中，定义了一个标准模式（100 kHz最大时钟速率）和一个快速模式（400 kHz最大时钟速率）。DS3231在两种模式下工作。

总线条件

Bus not busy：data和clk保持HIGH

Start data transfer：clk为HIGH且data由HIGH转LOW时

Stop data transfer：clk为HIGH且data由LOW转HIGH时

Data valid：数据线的状态表示在启动条件之后，数据线在时钟信号的高周期持续内稳定时的有效数据。线路上的数据必须在时钟信号的低周期内改变。每位数据有一个时钟脉冲。

在开始和STOP条件之间传输的数据字节数不受限制，并由主设备决定。信息按字节顺序传输，每个接收器以第九位进行确认。

每个接收设备，必须在接收每个字节后生成确认。主设备必须产生一个额外的时钟脉冲，它与这个确认位相关联。

DS3231模式

从设备接收模式（DS3231写模式）：R/W=0。

从设备发送模式（DS3231读模式）：R/W=1。

1.同上

2.同上

IIC