یک ساعت زمان حقیقی (RTC) یک آی سی است که یک مسیر زمان جریان آپدیت را نگه می‌دارد. این اطلاعات می‌تواند توسط یک میکروپردازنده معمولا بر یک رابط سریال برای آسان کردن تابع‌های انجام نرم‌افزار که وابسته بر زمان هستند خوانده شوند. RTC ها (ساعت زمان حقیقی) برای مصرف بسیار پایین توان طراحی شده‌اند زیرا که آنها به فعالیت زمانی هنگامی که سیستم اصلی خاموش شده است، ادامه می‌دهند.
پروژه راه اندازی RTC
این آنها را برای حفظ زمان جریان دربرابر یک مرجع زمان مشخص فعال کرده است که معمولا مستقیما توسط میکروپردازنده تنظیم شده است. شکل 1 کار داخلی نوعی یک RTC ساده را نشان می‌دهد.
ساعت زمان حقیقی RTC ها یک عنصر بسیار رایج هستند. آنها در هر چیزی از خوشه‌های ابزار و سیستم‌های سرگرمی در برنامه‌های کاربردی تا اندازه‌گیری خانه حضور دارند. ساعت زمان حقیقی RTC غالبا به قطعات دیگر برای مثال – آی سی های ارتباطات باند وسیع استفاده شده در رادیوهای ماشین ادغام شده‌اند.
آنها معمولا به یک مدار میکروپردازنده توسط یک باس سریال SPI یا I2C وصل می‌شوند و ممکن است شامل یک تعداد از توابع دیگر مانند حافظه پشتیبانی، تایمر نگهبان برای نظارت میکروپردازند و تایمرهای شمارنده رو به پایین برای تولید رخداد زمان واقعی باشند. بعضی RTC ها شامل خروجی‌های مکث ثانیه و دقیقه هست و حتی به قدر کافی برای شمارش برای سال‌های کبیسه هوشمند هستند. (شکل 2را ببینید).
یک ساعت زمان حقیقی RTC ساعت خود را با شمارش سیکل‌های یک نوسان‌ساز حفظ می‌کند – معمولا یک مدار نوسان‌ساز کریستال 32.768kHz یک خازن داخلی بر اساس نوسان‌ساز یا حتی یک کریستال کوارتز. برخی می‌توانند انتقالات را آشکار کنند و تناوب یک ورودی که ممکن است وصل شود را بشمارند.
این می‌تواند یک RTC را برای سنجش موج 50/60Hz بر یک تغذیه توان اصلی فعال کند یا آشکار کند و انتقالات که از واحد تیک یک دوره GPS می‌آید را انباشته کند. یک RTC که این عملیات را مانند یک حلقه قفل شده فاز (PLL) انجام می‌دهد مرجع ساعت داخلی آن را به “قفل” کردن آن به سیگنال بیرونی شیفت می‌دهد. اگر RTC مرجع بیرونی خود را از دست بدهد، آن می‌تواند این رخداد را آشکار کند (همانطور که PLL آن به بیرون قفل می‌شود) و از نوسان‌ساز درونی خود می‌رود.
ساخت ساعت زمان حقیقی (RTC)
برخی از ساعت زمان حقیقی RTC ها تنظیمات نوسان‌ساز را در نقطه معلوم آخری قبل از اینکه آن به خارج به قفل با ورودی برود، حفظ می‌کنند. دقت زمانی یک فرضیه مهم است – چه مقدار دقیق شما احتیاج دارید تا زمان فعلی را بخوانید؟ این با برگه اطلاعات RTC تعیین می‌شود، اما همزمان توسط فرکانس نوسان‌ساز محدود می‌شود.
یک RTC (ساعت زمان حقیقی) که از مرجع داخلی خود اجرا می‌شود یک خطای مربوط دقت مشخص مرجع کریستال را یکپارچه می‌کند و توسط یک تعداد موقعیت‌هایی که شامل دما است تحت تاثیر قرار می‌گیرد. کریستال‌ها مشخص شده‌اند تا در داخل یک محدوده دما عمل کنند معمولا نزدیک 10- درجه تا 60 درجه سانتی‌گراد و دقت آنها در صورت انحراف از طراحی خارج از این، کاهش می‌یابد.
برخی RTC ها دارای جبران دمای یکپارچه هستند که می‌تواند گسترش یابد و دقت مدار نوسان‌ساز کریستال را افزایش دهد. کریستال‌ها همچنین افزایش سن می‌یابند، و این ذات فیزیکی آنها را تغییر می‌دهد که باعث خطاهای اضافی می‌شود. کریستال‌های کم هزینه نوعی می‌توانند تا 72 میلی‌ثانیه در هر ساعت یا ۱/۷ ثانیه در هر روز رانش کنند. گاهی اوقات آنها نیازمند تنظیم مجددبرای تصحیح رانش هستند.
پردازنده متصل یک “زمان سیستم” آپدیت شده را به برخی روش‌ها می‌گیرد و این مقدار جدید را به RTC برای شروع به شمارش می‌نویسد. این زمان سیستم می‌تواند از ورودی دستی از طریق یک رابط کاربر، خواندن یک واحد GPS یا از یک اتصال ابر حاصل شود.
RTC ها نیاز به توان پیوسته دارند و باید دارای ذخیره توان پایین شدید باشند. اکثر RTC ها از تغذیه مدارهای دیجیتال زمانی که قطعه روشن و فعال است استفاده می‌کنند اما به یک منبع توان متصل پیوسته زمانی که مدار خاموش شد سوئیچ می‌کنند. این منبع توان باید یک باتری اختصاصی، سوپر خازن شارژ شده یا یک تغذیه توان جدا از برق اصلی باشد.
بیشتر RTC ها می‌توانند این تغییر بیش از حد را آشکار کنند و به یک حالت توان بسیار پایین بروند جایی که آنها تمام مدار را خاموش می‌کنند به جز آنهایی که برای حفظ ساعت برای حفظ عمر باتری ضرروی هستند. RTC ها همچنین می‌توانند شامل توابع هشدار باشند – زمان هایی را که هنگامی که تریگر به RTC برای راه‌اندازی یک خروجی که فرایند را بیدار می‌کند، می‌رسد تنظیم می‌کنند.
