一種實時時鐘溫度補償系統及方法
2023-06-12 00:14:26 1
專利名稱：一種實時時鐘溫度補償系統及方法
一種實時時鐘溫度補償系統及方法技術領域
本發明屬於電子電路技術領域，特別涉及一種用於電子電路的實時時鐘的溫度補償系統及方法。
背景技術：
實時時鐘(Real Time Clock，簡稱RTC)是電子電路中廣泛使用的重要元件，它利用晶體來執行定時的功能。晶體在預設的頻率振蕩，通過更新計數器的方式來實現精確的定時。由於晶體頻率存在隨著溫度變化而漂移的特性，所以實時時鐘若要得到精準的IHz 時鐘，就必須進行溫度補償。
目前技術中通常採用補償方案如圖I。圖中所示的實時時鐘數字溫度補償系統組成，包括溫度傳感器，ADC，ROM,補償電路，OSC, RTC功能電路。ROM存儲器中保存OSC隨溫度變化的修調數據，溫度傳感器將環境溫度轉換電信號，經過ADC將電信號轉換為數位訊號； 根據修調數據補償晶振輸出的32. 768kHz，最終輸出精準的IHz時鐘。
為了補償晶振輸出時鐘的誤差，目前常用的補償電路技術中，常採用突髮式的補償方案，即是在一定的補償間隔周期內，通過在某一秒內突髮式的增加或減少一定數量的時鐘個數，最終分頻得到IHz時鐘。此種方法可以從宏觀上解決晶振輸出時鐘的誤差，最終得到時間準確的1Hz，但此時的IHz時鐘相位誤差非常大。
為了解決上述時鐘精準度的問題，出現了一種採用平均修調的方法。如在專利申請號為200810084325. 7的中國專利申請文件中公開了一種實時時鐘校準方法，此方法是在一定的補償間隔周期內，通過平均分配修調值。若在一定的補償間隔時間T內，存在N個時鐘周期的誤差，則通過平均取商Q和餘數R的方式，在前T-I秒內，增加或減少Q個時鐘； 在第T秒，增加或減少Q+R個時鐘。此種方式可以從一定意義上縮小了因增減脈衝帶來的 IHz時鐘的相位誤差，但最後一秒增減脈衝數目依然多出R個。時間間隔T越大，餘數R變化範圍也將越大，因此可能帶來的相位誤差也將越大。發明內容
本發明的目的是提供一種一種實時時鐘溫度補償系統及方法，以解決現有技術中的補償方法無法解決實時時鐘溫度補償相位誤差的問題。
本發明的技術方案是，一種實時時鐘溫度補償系統，該系統包括修調寄存器、補償間隔寄存器、低相位誤差修調機制控制器、晶振和頻率修調電路，其中
修調寄存器，用於存儲增減脈衝標誌位F和修調數據M，
補償間隔寄存器，用於保存補償間隔時間值T，
與所述修調寄存器相連的低相位誤差修調機制控制器，在補償時間間隔T內，通過判斷當前狀態下對應補償的秒時鐘，並根據修調數據的大小，輸出當前秒時鐘的修調值 m,
晶振，用於產生時鐘頻率，
與時鐘發生器和低相位誤差修調機制控制器相連的頻率修調電路，當該頻率修調電路接收到當前秒時鐘的修調值m時，根據增減脈衝標誌位F，對晶振輸出時鐘進行增減脈衝操作，最終輸出精準低相位誤差的IHz時鐘。
所述的低相位誤差修調機制控制器包括，修調寄存器更新單元、一個除法器、一個計時器、兩個比較器、一個選擇器、修調值m更新單元和增減脈衝標誌位F更新單元，
所述的除法器與修調寄存器更新單元和補償間隔寄存器相連，該除法器定義修調寄存器為除數，補償間隔寄存器為被除數，最終輸出商Q和餘數R，
所述的計時器，耦合於IHz時鐘和比較器I之間，用於計時得到當前秒時鐘在補償間隔時間T內是第幾秒，當達到時間間隔T時，計時器從I開始，重複的計時工作從I到T，
所述的兩個比較器中的第一比較器，與修調寄存器更新單元相連，用於比較當前秒狀態是否達到補償時間間隔T，當達到時，更新修調寄存器，
所述的兩個比較器中的第二比較器，與除法器和計時器相連，且又與選擇器相連， 用於比較當前計時狀態下，是否達到餘數R個，若達到，與選擇器配合，賦值修調值m=Q，若沒有，則賦值修調值m=Q+l，
所述的選擇器，與第二比較器和除法器相連，選擇器又與修調值m更新單元相連。
所述的增減脈衝標誌位F更新單元，與修調寄存器更新單元和IHz時鐘相連，用於將增減脈衝標誌位F與修調值同步。
所述的與修調寄存器相連的低相位誤差修調機制控制器，工作流程包括以下步驟，
第一步,計時器計數cnt,第一比較器判斷,對於補償時間間隔T,當cnt=T時,更新修調寄存器，此時修調寄存器將經過除法器最終得商Q和餘數R，若cnt〈T，則保存修調寄存器不變，商Q和餘數R也將保持不變；
第二步，第二比較器判斷，當cnt小於等於R時，此時選擇器將選擇Q+1個賦值給修調寄存器m，若大於R時，則選擇器將賦值修調寄存器m=Q ；
所述的低相位誤差修調機制控制器中的修調值m，在補償間隔T時間內存在R個 Q+1的修調值，(T 一 R)個Q的修調值。
在補償間隔時間T內，若與標準時間Ts相比存在時間誤差AT，即AT = T-Ts,在 I秒鐘時間內存在時間誤差Δ t，滿足Δ/ =
修調寄存器存儲的N bit修調數據Μ，通過低相位誤差修調機制控制器得到T秒內 每秒鐘對應的修調值m，m滿足關係
權利要求
1.ー種實時時鐘溫度補償系統，其特徵在幹，該系統包括修調寄存器、補償間隔寄存器、低相位誤差修調機制控制器、晶振和頻率修調電路，其中 修調寄存器，用於存儲增減脈衝標誌位F和修調數據M， 補償間隔寄存器，用於保存補償間隔時間值T， 與所述修調寄存器相連的低相位誤差修調機制控制器，在補償時間間隔T內，通過判斷當前狀態下對應補償的秒時鐘，井根據修調數據的大小，輸出當前秒時鐘的修調值m， 晶振，用於產生時鐘頻率， 與時鐘發生器和低相位誤差修調機制控制器相連的頻率修調電路，當該頻率修調電路接收到當前秒時鐘的修調值m時，根據增減脈衝標誌位F，對晶振輸出時鐘進行增減脈衝操作，最終輸出精準低相位誤差的IHz時鐘。
2.如權利要求I所述的實時時鐘溫度補償系統，其特徵在於，所述的低相位誤差修調機制控制器包括，修調寄存器更新単元、ー個除法器、一個計時器、兩個比較器、一個選擇器、修調值m更新単元和增減脈衝標誌位F更新単元， 所述的除法器與修調寄存器更新単元和補償間隔寄存器相連，該除法器定義修調寄存器為除數，補償間隔寄存器為被除數，最終輸出商Q和餘數R， 所述的計時器，耦合於IHz時鐘和比較器I之間，用於計時得到當前秒時鐘在補償間隔時間T內是第幾秒，當達到時間間隔T時，計時器從I開始，重複的計時工作從I到T， 所述的兩個比較器中的第一比較器，與修調寄存器更新単元相連，用於比較當前秒狀態是否達到補償時間間隔T，當達到時，更新修調寄存器， 所述的兩個比較器中的第二比較器，與除法器和計時器相連，且又與選擇器相連，用於比較當前計時狀態下，是否達到餘數R個，若達到，與選擇器配合，賦值修調值m=Q，若沒有，則賦值修調值m=Q+l， 所述的選擇器，與第二比較器和除法器相連，選擇器又與修調值m更新単元相連。
所述的增減脈衝標誌位F更新単元，與修調寄存器更新単元和IHz時鐘相連，用於將增減脈衝標誌位F與修調值同歩。
3.如權利要求2所述的實時時鐘溫度補償系統，其特徵在於，所述的與修調寄存器相連的低相位誤差修調機制控制器，工作流程包括以下步驟， 第一歩，計時器計數cnt,第一比較器判斷,對於補償時間間隔T,當cnt=T時,更新修調寄存器，此時修調寄存器將經過除法器最終得商Q和餘數R，若cnt〈T，則保存修調寄存器不變，商Q和餘數R也將保持不變； 第二步，第二比較器判斷，當cnt小於等於R時，此時選擇器將選擇Q+1個賦值給修調寄存器m，若大於R吋，則選擇器將賦值修調寄存器m=Q ； 所述的低相位誤差修調機制控制器中的修調值m，在補償間隔T時間內存在R個Q+1的修調值，(T 一 R)個Q的修調值。
4.如權利要求3所述的實時時鐘溫度補償系統，其特徵在幹， 在補償間隔時間T內，若與標準時間Ts相比存在時間誤差AT，即AT = T-Ts,在I秒鐘時間內存在時間誤差At，滿足= γ修調寄存器存儲的N bit修調數據M，通過低相位誤差修調機制控制器得到T秒內毎秒鐘對應的修調值m，m滿足關係
5.ー種實時時鐘溫度補償方法，其特徵在於，基於實時時鐘溫度補償系統，該系統包括修調寄存器、補償間隔寄存器、低相位誤差修調機制控制器、晶振和頻率修調電路，其中 修調寄存器，用於存儲增減脈衝標誌位F和修調數據M， 補償間隔寄存器，用於保存補償間隔時間值T， 與所述修調寄存器相連的低相位誤差修調機制控制器，在補償時間間隔T內，通過判斷當前狀態下對應補償的秒時鐘，井根據修調數據的大小，輸出當前秒時鐘的修調值m， 晶振，用於產生時鐘頻率， 與時鐘發生器和低相位誤差修調機制控制器相連的頻率修調電路，當該頻率修調電路接收到當前秒時鐘的修調值m時，根據增減脈衝標誌位F，對晶振輸出時鐘進行增減脈衝操作，最終輸出精準低相位誤差的IHz時鐘， 所述的低相位誤差修調機制控制器包括，修調寄存器更新単元、ー個除法器、一個計時器、兩個比較器、一個選擇器、修調值m更新単元和增減脈衝標誌位F更新単元， 所述的除法器與修調寄存器更新単元和補償間隔寄存器相連，該除法器定義修調寄存器為除數，補償間隔寄存器為被除數，最終輸出商Q和餘數R， 所述的計時器，耦合於IHz時鐘和比較器I之間，用於計時得到當前秒時鐘在補償間隔時間T內是第幾秒，當達到時間間隔T時，計時器從I開始，重複的計時工作從I到T， 所述的兩個比較器中的第一比較器，與修調寄存器更新単元相連，用於比較當前秒狀態是否達到補償時間間隔T，當達到時，更新修調寄存器， 所述的兩個比較器中的第二比較器，與除法器和計時器相連，且又與選擇器相連，用於比較當前計時狀態下，是否達到餘數R個，若達到，與選擇器配合，賦值修調值m=Q，若沒有，則賦值修調值m=Q+l， 所述的選擇器，與第二比較器和除法器相連，選擇器又與修調值m更新単元相連。
所述的增減脈衝標誌位F更新単元，與修調寄存器更新単元和IHz時鐘相連，用於將增減脈衝標誌位F與修調值同歩， 所述的與修調寄存器相連的低相位誤差修調機制控制器，工作流程包括以下步驟， 第一步，計時器計數cnt,第一比較器判斷，當cnt = T時,更新修調寄存器,此時修調寄存器將經過除法器最終得商Q和餘數R，若cnt〈T，則保存修調寄存器不變，商Q和餘數R也將保持不變； 第二步，第二比較器判斷，當cnt小於等於R時，此時選擇器將選擇Q+1個賦值給修調寄存器m，若大於R吋，則選擇器將賦值修調寄存器m=Q ;所述的低相位誤差修調機制控制器中的修調值m，在補償間隔T時間內存在R個Q+1的修調值，(T 一 R)個Q的修調值。
6.如權利要求5所述的實時時鐘溫度補償方法,其特徵在於， 在補償間隔時間T內，若與標準時間Ts相比存在時間誤差AT，即AT = T-Ts,在I秒鐘時間內存在時間誤差At，滿足修調寄存器存儲的N bit修調數據M，通過低相位誤差修調機制控制器得到T秒內毎秒鐘對應的修調值m，m滿足關係
全文摘要
本發明公開了一種實時時鐘溫度補償系統，該系統包括修調寄存器、補償間隔寄存器、低相位誤差修調機制控制器、晶振和頻率修調電路，修調寄存器，用於存儲增減脈衝標誌位F和修調數據M，補償間隔寄存器，用於保存補償間隔時間值T，與所述修調寄存器相連的低相位誤差修調機制控制器，在補償時間間隔T內，通過判斷當前狀態下對應補償的秒時鐘，並根據修調數據的大小，輸出當前秒時鐘的修調值m，晶振，用於產生時鐘頻率，與時鐘發生器和低相位誤差修調機制控制器相連的頻率修調電路，當該頻率修調電路接收到當前秒時鐘的修調值m時，根據增減脈衝標誌位F，對晶振輸出時鐘進行增減脈衝操作，最終輸出精準低相位誤差的1Hz時鐘。
文檔編號G06F1/14GK102981551SQ20121048037
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者郭章其, 黃達良, 田曉紅 申請人:百利通科技(揚州)有限公司