3.2. Zegar/kalendarz z pamięcią statyczną RAM 256 x 8 Układ PCF 8583 jest pobierającą małą moc, 2048 bitową statyczną pamięcią CMOS RAM o organizacji 256 x 8 bitów. Adresy i dane są przesyłane szeregowo dwuprzewodową magistralą I 2 C. Zawartość wewnętrznego rejestru słowa adresowego jest automatycznie powiększana o 1 po każdym zapisie lub odczycie bajtu. Wyprowadzenie linii adresu A0 jest wykorzystane do sprzętowego programowania adresu, umożliwiając dołączenie do magistrali dwóch układów bez żadnej dodatkowej automatyki. Wbudowane obwody oscylatora 32,768 khz i pierwsze 9 bajtów pamięci są wykorzystane dla funkcji zegara przez kalendarz. Kolejne 8 bajtów może być zaprogramowane jako rejestr alarmu lub wykorzystane jako zwykła pamięć RAM. Właściwości - napięcie zasilania magistrali I 2 C: 2,5 6 V - napięcie zasilania zegara (0 +70 C)1,0 6V - napięcie podtrzymania zawartości RAM 1,0 6V - prąd zasilania (fscl = 0Hz) maks. 50µA - funkcja zegara i czteroletniego kalendarza - format danych zegara 12 lub 24 godzinny - zliczanie sygnału wzorcowego 32,768kHz lub 50Hz - wejście/wyjście szeregowe (magistrala I 2 C) - funkcja automatycznej inkrementacji słowa adresowego - funkcje programowanego alarmu, timera i przerwań Rysunek 24. Schemat blokowy Opis funkcjonalny Układ PCF 8583 zawiera 256 8 bitowych komórek pamięci RAM z 8 bitowym rejestrem adresowym, którego zawartość jest automatycznie zwiększana o jeden, wewnętrzny układ oscylatora, dzielnik częstotliwości, interfejs szeregowej, dwukierunkowej, dwuprzewodowej magistrali I 2 C i obwody zerujące po włączeniu zasilania (reset).
Osiem pierwszych bajtów pamięci RAM (o adresach 00 do 07) działa jak adresowalne 8 bitowe rejestry równoległe. Pierwszy z nich (o adresie 00) służy jako rejestr sterujący/stanu. Rejestry o adresach od 01 do 07 są licznikami dla funkcji zegara. Komórki o adresach 08 do 0F mogą być wykorzystywane jako komórki RAM lub zaprogramowane jako rejestry alarmu. Rysunek 25. Opis wyprowadzeń Tabela 16. Opis wyprowadzeń końcówka OSCI OSCO A0 VSS SDA SCL INT V DD Opis Wejście oscylatora, sygnału o częstotliwości 50 Hz lub impulsów zdarzeń Wyjście oscylatora Wejście adresowe Ujemna linia zasilania Linie magistrali I 2 C Wyjście przerwań otwarty dren (aktywny poziom niski Dodatnia linia zasilania Tryby funkcji licznika W zależności od zawartości rejestru sterowania/stanu jest wybierany tryb pracy jako zegara 32,768kHz, zegara 50Hz lub licznika zdarzeń. W trybie zegara setne sekundy, sekundy, minuty, godziny, data, miesiąc (kalendarz czteroletni) i dni tygodnia, są przechowywane jako liczby BCD. Rejestr czasu przechowuje do 99 dni. Tryb licznika zdarzeń jest wykorzystywany do zliczania impulsów podawanych na wejście oscylatora (OSCO pozostaje niepodłączone). Licznik przechowuje do 6 cyfr dziesiętnych. Gdy jeden z liczników (komórki pamięci od 00 do 07) jest odczytywany, zawartość wszystkich liczników jest przepisywana do zatrzasków na początku cyklu odczytu. Ten sposób zapobiega błędom w wyniku przeniesień podczas odczytu.
Funkcje alarmu Ustawienie bitu zezwolenia alarmu w rejestrze sterowania/stanu aktywuje rejestr sterowania alarmem (08). Po ustawieniu w rejestrze alarmu alarmu datowanego, można zaprogramować alarm w wybranym dniu miesiąca, dniu tygodnia lub alarm timera (po odliczeniu zadania opóźnienia). W trybach zegara rejest timera (adres 07) może być zaprogramowany na zliczanie setnych sekundy, sekund, minut, godzin lub dni. Dni są zliczane, gdy alarm nie jest zaprogramowany. Gdy warunek alarm zostanie spełniony, jest ustawiany wskaźnik alarmu w rejestrze sterowania/stanu. Sygnał alarmu timera ustawia wskaźnik alarmu, a przepełnienie rejestru timera ustawia wskaźnik timera. Wyjście przerwań typu otwarty dren jest przełączane w stan przewodzenia, gdy wskaźnik alarmu lub wskaźnik timera jest ustawiony. Rejestr sterujący/stanu Rejestr sterujący/stanu jest bajtem pamięci o adresie 00 ze swobodnym odczytem i zapisem poprzez magistralę I 2 C. Poprzez zmianę zawartości rejestru można sterować wszystkimi funkcjami układu (patrz rys. 26). Rejestry licznika W poszczególnych trybach pracy rejestry licznika są zaprogramowane i zorganizowane tak, jak to przedstawia rysunek 27. Cykle licznika zawiera tabela 17. W trybach zegara format 24 lub 12 godzinny jest wybierany ustawieniem najbardziej znaczącego bitu rejestr godzin. Format licznika godzin przedstawia rys. 28. Rok i dzień miesiąca są przechowywane w komórce pamięci 05 (patrz rys. 29) Dni tygodnia i miesiące przechowuje komórka 06 (patrz rys. 30). Przy odczycie tych komórek, jeżeli bit wskaźnika maski rejestru sterującego/stanu jest ustawiony, rok i dzień tygodnia są maskowane. Umożliwia to użytkownikowi bezpośredni odczyt dnia i miesiąca. Stan początkowy komórki pamięci 00: 0000 0000 Rysunek 26. Rejestr sterujący/stanu Wskaźnik timera (współczynnik wypełnienia wskaźnika sekund 50%, jeśli bit zezwolenia alarmu 0 ) Wskaźnik alarmu (współczynnik wypełnienia wskaźnika sekund 50%, jeśli bit zezwolenia alarmu 0 ) Bit zezwolenia alarmu: 0 Alarm zakazany (komórki pamięci 08 do 0F są zwykłą pamięcią (RAM) 1 Alarm jest dozwolony (komórki pamięci 08 do 0F są rejestrem sterowania alarmem) Wskaźnik maski: 0 Odczyt komórek 05 i 06 niemaskowany 1 Bezpośredni odczyt zliczania dat i miesięcy Tryb pracy 00 Tryb zegara 32,768 khz 01 Tryb zegara 50 Hz 10 Tryb licznika zdarzeń 11 Tryb testu Wskaźnik ochrony ostatniego zliczania: 0 Zliczaj 1 Zapisz i przechowaj w zatrzaskach wynik ostatniego zliczania Wskaźnik stopu zliczania: 0 Zliczaj impulsy 1 Wstrzymaj zliczanie i wyzeruj dzielnik
Rysunek 27. Organizacja rejestrów W trybie licznika zdarzeń wynik zliczania jest przechowywany w postaci liczby kodowanej BCD. D5 jest najstarszą, a D0 najmłodszą liczbą. Dzielnik jest pominięty. Rejestr sterowania alarmem Ustawienie bitu zezwolenia alarmu w rejestrze sterowania/stanu aktywuje rejestr sterowania alarmem (08). Zawartość rejestru alarmu steruje wszystkimi alarmami, timerem i wyjściowymi funkcjami przerwań (patrz rys. 31 i 32). Stan początkowy komórki pamięci 04 (licznika godzin): 0000 0000 Rysunek 28. Format licznika godzin Jednostki godzin (BCD Dziesiatki godzin (od 0 do 2 binarnie) Wskaźnik AM/PM: 0 AM 1 PM Format: 0 24-godzinny, wskaźnik AM/PM nie zmienia się 1 12-godzinny, wskaźnik AM/PM aktualizowany
Stan początkowy komórki pamięci 05 (rok/dzień miesiąca): 0000 0001 Jednostki dni BCD Dziesiątki dni (od 0 do 3 binarnie) Rok (od 0 do 3 binarnie, odczytywany jako 0, jeśli bit maski jest ustawiony) Rysunek 29. Format licznika lat/dni miesiąca Stan początkowy komórki pamięci 06 (dni tygodnia/miesiące): 0000 0001 Jednostki miesięcy BCD Dziesiątki miesięcy Dni tygodnia (od 0 do 6 binarnie, odczytywany jako 0, jeśli bit maski jest ustawiony) Rysunek 30. Format licznika dni tygodnia/miesięcy Rejestry alarmu Wszystkie rejestry alarmu są rozmieszczone ze stałym przesunięciem heksadecymalnie 08 względem odpowiednich rejestrów licznika. Sygnał alarmu jest wysyłany, gdy zawartość rejestrów alarmu jest zgodna na każdym bicie z zawartością odpowiednich rejestrów licznika. Alarm codzienny ignoruje bity miesiąca i dnia miesiąca. Jeśli jest ustawiony alarm w dniu tygodnia, zawartość rejestru dni tygodnia/miesięcy określa dzień aktywacji alarmu (rys. 33). Tabela 17. Długości cykli liczników czasu w trybach zegara Jednostka Cykl zliczania Przejście po przeniesieniu do następnej jednostki Setne sekundy 00 do 99 99 na 00 Sekundy 00 do 59 59 do 00 Minuty 00 do 59 59 do 00 Godziny (24) 00 do 23 23 do 00 Godziny (12) 12AM, 01AM do 11AM, 12 PM, 01PM do 11 PM 11 PM na 12 AM Zawartość licznika miesięcy 01 do 31 31 na 01 1, 3, 5, 7, 8, 10, 12 Dni miesiąca 01 do 30 30 na 01 4, 6, 9, 11 01 do 29 29 na 01 2, rok = 0 01 do 28 28 na 01 2, rok = 1, 2, 3 Miesiące 01 do 12 12 na 01 Lata 0 do 3 3 na 0 Dni tygodnia 0 do 6 6 Dni timera 00 do 99 brak przeniesienia
Wyjście przerwań N kanałowe wyjście typu otwarty dren sygnału przerwania jest programowane ustawieniem rejestru sterującego alarmu. Wyjście jest przełączane w stan przewodzenia, gdy jest ustawiony wskaźnik alarmu lub wskaźnik timera. W trybie zegara bez alarmu stan wyjścia jest sterowany przez wskaźnik timera. Napięcie na zatkanym wyjściu przerwania może przekroczyć napięcie zasilania. Oscylator i dzielnik Do wyprowadzeń OSCI (1) i OSCO (2) należy dołączyć rezonator kwarcowy 32,768kHz. Kondensator trymujący, włączony pomiędzy wyprowadzenia OSCI i VDD służy do korekcji częstotliwości oscylatora. Częstotliwość oscylatora jest dzielona przez 128 w układzie dzielnika. Pochodnym tego sygnału jest sygnał zegarowy 100Hz. W trybie zegara 50Hz lub licznika zdarzeń oscylator jest wyłączony, a jego wejście przechodzi w stan wysokiej impedancji. Daje to użytkownikowi możliwość podania na wyprowadzenie OSCI wzorcowego sygnału 50Hz lub innego zewnętrznego szybkozmiennego sygnału zdarzeń. Rysunek 31. Rejestr sterowania alarmem w trybach zegara Stan początkowy komórki pamięci 08: 0000 0000 Funkcje timera: 000 Wyłączony 001 Setne sekundy 010 Sekundy 011 Minuty 100 Godziny 101 Dni 110 Niewykorzystany 111 Tryb testu, wszystkie liczniki równolegle Zezwolenie przerwań timera: 0 Wskaźnik timera, przerwania zakazane 1 Wskaźnik timera, przerwania dozwolone Funkcje alarmu zegara: 00 Alarm wyłączony 01 Alarm codzienny 10 Alarm w zadanym dniu tygodnia 11 Alarm w zadanym dniu miesiąca Zezwolenie alarmu timera: 0 Alarmy timera zakazane 1 Alarmy timera dozwolone Zezwolenie przerwań alarmu: 0 Wskaźnik alarmu, bez przerwań 1 Wskaźnik alarmu, przerwanie
Stan początkowy komórki pamięci 08: 0000 0000 Funkcje timera: 000 Timer wyłączony 001 Jednostki 010 Setki 011 Dziesiątki tysięcy 100 Miliony 101 Niedostępny 110 Niedostępny 111 Tryb testu, wszystkie liczniki równolegle Zezwolenie przerwań timera: 0 Wskaźnik timera, przerwania zakazane 1 Wskaźnik timera, przerwania dozwolone Funkcje alarmu zegara: 00 Alarm wyłączony 01 Alarm zdarzeń 10 Niedostępny 11 Niedostępny Rysunek 32. Rejestr sterowania alarmem w trybie licznika zdarzeń Zezwolenie alarmu timera: 0 Alarmy timera zakazane 1 Alarmy timera dozwolone Zezwolenie przerwań alarmu: 0 Wskaźnik alarmu, bez przerwań 1 Wskaźnik alarmu, przerwanie Inicjalizacja Po włączeniu zasilania interfejs magistrali I 2 C, rejestr sterujący/stanu i rejestry licznika są zerowane. W formacie 24 godzinnym od pierwszego stycznia 0.00.00:00. Drugi, aktywowany poziomem sygnał zerujący interfejs magistrali I 2 C jest generowany, gdy napięcie spadnie poniżej zerowania interfejsu. Nie ma on wpływu na rejestr sterujący/stanu ani rejestry licznika stanu. Zaleca się ustawianie wskaźnika stopu zliczania rejestru sterującego/stanu przed wprowadzaniem aktualnego czasu do liczników. Wprowadzenie nieprawidłowych stanów doprowadzi do wadliwego funkcjonowania zegara, ale nie zablokuje układu. Komórka pamięci 0E (alarm w dniu tygodnia/miesiącu) Rysunek 33. Wybór alarmu w dniu tygodnia Gdy ustawiony, zezwolenie w dniu 0 tygodnia Gdy ustawiony, zezwolenie w dniu 1 tygodnia Gdy ustawiony, zezwolenie w dniu 2 tygodnia Gdy ustawiony, zezwolenie w dniu 3 tygodnia Gdy ustawiony, zezwolenie w dniu 4 tygodnia Gdy ustawiony, zezwolenie w dniu 5 tygodnia Gdy ustawiony, zezwolenie w dniu 6 tygodnia Nieużywany Informacje aplikacyjne Układ jest programowany poprzez magistralę I 2 C. Adresowanie jest dokonywane w pierwszym bajcie przesyłanym po procedurze startu. Protokół magistrali jest podobny, jak dla zegara/kalendarza PCF8573.
Rysunek. 34. Adres układu PCF8583 1 0 1 0 0 0 A0 R/W grupa 1 grupa 2 Rysunek 35.