在非常温的作业环境下，RTC时钟呈现偶发性的延时或许超时现象，老练的RTC电路规划看似简略，但怎么确保RTC时钟的精确度;在呈现偶发性反常现象时，怎么快速定位和解决问题;本文将共享一个事例。
一、事例状况
工控板运用了NXP的PCF8563 RTC 芯片计划，在研制做环境温度了解测验的时分， RTC时钟呈现偶发性延时或许超前现象，所以研制打开一系列的问题定位。
二、排查剖析
1、工控板运用了NXP的PCF8563 RTC 芯片计划，该计划是外置32.768kHz的石英晶体和电容，该RTC芯片的输出精度取决于其外接的石英晶体输出的时钟频率是否精准。石英晶体本身输出频率带有必定的差错，常温25℃下，频率的差错为±20ppm，平均差错可达5分钟/年。且跟着时刻的添加，晶体电路元件的缓慢改动会构成长时刻性的频率漂移。一起，在外部温度较为极点的时分，时钟震动回路或许呈现反常，影响到RTC的正常计时。
2、工控板RTC芯片供电电池选用了型号为CR2032的锂二氧化锰电池，该电池理论作业温度规模是-30℃~60℃。和其他锂电池相似，若外部温度较为极点的时分，会改动其内部的化学反应，导致电池寿数的下降或许电压反常的危险，然后影响RTC电路的正常作业。
图 1 PCF8563参阅电路图
三、解决计划
极限温度下长时刻的高精度确保，有以下的解决计划：
1、挑选带有温度补偿的RTC芯片如EPSON的RX-8025T。这款芯片是内置32.768kHz的晶体，具有高精度的温度补偿功用，输出的波形都是通过温度补偿校准过的，这样能够进步RTC的安稳性和精度。因为内嵌的晶体现已通过高温老化处理，比独立的晶体有更好的安稳性，精度差错在-40℃~85℃规模内小于±5ppm。
2、挑选工业级电池(例如：FANSO ER14505)，理论上在作业温度-40~85°规模内能正常作业。参阅电路图如图2所示：
图 2 RX-8025T参阅电路图
由图2可知，RTC芯片作业电源由系统VCC_3.3电源和电池电源两部分组成。此电源电路的规划意图是当有外部电源供电时，RTC时钟作业时运用由外部电源经LDO转化而来的VCC_3.3电源，当外部电源中止供电时就主动切换到电池电源供电。这样能够确保RTC芯片一向能够正常地作业，一起能够延伸电池的运用时刻。此电路的规划如以下所述：
1)电源切换电路规划
由RX-8025T芯片的数据手册上可知，其作业电压规模是1.7V到5.5V;系统电源为3.3V、工业级电池ER14505电压为3.6V;能够通过二极管的正导游通特性来主动切换系统电源和电池电源的供电状况，使得RTC芯片能够坚持正常作业状况。
因为系统电源电压为3.3V，电池电压为3.6V;假如要做到优先运用系统电源，那么就需求系统电源通过二极管后的电压比电池通过二极管后的电压要高，这样才干确保由系统电源优先作业。能够通过挑选两只不同管压降的二极管来完成，二极管SS14的正导游通电压为0.2V左右，1N4148的正导游通电压为0.7V左右。那么能够在系统电源线路上串接一只SS14二极管，而在电池供电线路上串接一只1N4148二极管;这样当外部供电时，系统电源通过SS14后得到的电压值大于电池通过1N4148后的电压值，此刻由主电源供电;当外部电源中止供电后，电路主动切换成电池供电状况。
图 3 电源切换电路
2)电压滞后处理
ER14505电池是一种供电电压为3.6V ，容量为2700mAh的锂亚硫酰氯电池;它的本身容量损耗极小，能够忽略不计。以待机电流为20uA核算，电池的供电能够达15年左右。
但是在实践使用中，发现在系统电源长时刻供电后，忽然切换到电池供电时发生电压缺乏，导致RTC时钟呈现反常，其底子原因是电池发生了钝化现象。
当RTC芯片由系统电源供电时，锂电池相当于搁置开路，假如电池搁置的时刻过长，那么电池的内部会发生钝化膜，而切换到锂电池供电时，假如滞后的电压低于时钟芯片的作业电压，那么时钟芯片就会彻底“失压”，系统时钟就会康复到初始时刻，导致时钟作业反常。为了消除这种现象的影响，咱们能够通过在时钟芯片的电源上添加储能电容，以消除这种影响。
图 4 电压滞后处理电路图
3)操控钝化膜生成
电池的钝化膜是因为电池长时刻处于搁置开路状况而构成的，那么咱们能够使电池一向维持在一个较小的电流放电作业状况，这样能够减缓电池的钝化膜生成的速度。通过挑选适宜的电阻值，使电池处于放电状况，比方放电电流操控在待机电流20uA左右，这样电池容量满足支撑15年左右，一起不会使钝化膜过厚而呈现电压滞后导致RX-8025T彻底掉电现象，然后影响RTC时钟的正常作业。
当系统电源供电时，Q1导通，由电池BT1、R1、Q1构成回路，完成电池的放电状况;当系统电源中止供电时，Q1到，电池通过D2给RTC芯片U1供电。经实测时钟芯片及电池内阻自放电的电流为8uA左右，那么咱们需求操控的电阻R1的阻值为3.6V/(20-8)uA=300k。
图 5 操控钝化膜电路图
4)PCB规划
在PCB layout的时分需求留意RX-8052T与MCU的I2C走线应该越短越好，而且远离高频、高电流的信号线。一起旁路电容也应该接近RX-8025T的电源端，并添加地线敷铜的面积，以避免搅扰的发生。
四、总结
致远电子嵌入式产品通过近二十年的规划经历堆集，从产品的RTC时钟，电源办理，ESD防护电路，各类通讯接口等方面全面确保产品的安稳性。致远电子从2001年从8位单片机计划规划开端，逐渐把握ARM7、ARM9、Cortex-A7、A8、A9、M7以及最前沿的A53等ARM系统的处理器使用技能，具有全系列的工业级ARM中心板与工控机。一起，根据对嵌入式技能的了解与堆集，咱们自主研制下一代软件开发渠道-Aworks实时操作系统，协助用户根据安稳的软硬件渠道快速完成产品开发，根据ZLG工业级中心板/工控板开发的产品已广泛使用于电力、轨道交通、工业现场、医疗等对产品牢靠性要求较为严苛的场合，并不断深入为各职业供给整套职业使用解决计划。
