Когда использовать автономную ИС RTC вместо встроенного в MCU RTC в маломощных устройствах IoT

Когда микросхемы часов реального времени (RTC IC) появились на рынке полупроводников примерно в конце девяностых, их основной целью было сохранение времени и предоставление данных и информации о времени более удобным способом по сравнению с простым счетчиком часов. С тех пор эти продукты эволюционировали, добавив несколько новых функций, таких как будильники, сторожевой таймер, запись с метками времени, встроенная память и многие другие. Они также снизили энергопотребление до незначительных значений. Однако за последние десять лет функция RTC часто становилась интегрированной функцией в микроконтроллерах (MCU-RTC) с такими характеристиками, как автономные ИС RTC.

Так зачем использовать автономные микросхемы RTC? Более того, если да, то для каких приложений и в какой степени?

Мы рассмотрим автономные RTC, используемые в некоторых конкретных приложениях, таких как Интернет вещей, где мощность и точность являются ключевыми факторами. Однозначное сравнение функций и электрических параметров может помочь разработчикам извлечь максимальную выгоду из автономной ИС RTC.

Основные требования Интернета вещей и других приложений с низким энергопотреблением

Приложения Интернета вещей охватывают несколько типов устройств:от мощных многоядерных смартфонов до небольших подключенных датчиков. Однако увеличение срока службы батареи является общей потребностью для всех этих устройств. В частности, это требование является основополагающим для устройств Интернета вещей с небольшими батареями или устройств, питающихся от собранной энергии. На рисунке 1 показана типичная блок-схема устройства IoT с низким энергопотреблением. MCU управляет различными функциями устройства. Он решает включить или выключить периферийные устройства в соответствии с условиями применения. Управление временем включения / выключения различных функций является ключевым способом снижения энергопотребления. Он сводится к минимуму, если MCU переходит в режим глубокого сна, когда он не нужен, и если временная развертка достаточно точна, чтобы не создавать значительного временного сдвига между сигналом пробуждения и фактической необходимостью активации периферийных устройств.

Рисунок 1. Типичная архитектура Интернета вещей

Большинство микросхем RTC имеют очень гибкое управление прерываниями, которое позволяет активировать MCU хоста от миллисекундных периодов до годовых. Даже если MCU в режиме RTC выполняет ту же функцию, управление прерываниями RTC IC полностью не зависит от выполнения программного обеспечения, что позволяет полностью спящий режим MCU и повышает надежность приложения.

По сравнению с потребляемым микроконтроллером током в режиме RTC - в диапазоне нескольких микроампер - микросхемы RTC обеспечивают эти точные прерывания с потреблением тока ниже нескольких сотен наноампер - значительное снижение тока.

Хронометраж и резервное питание

Для всех устройств Интернета вещей время имеет решающее значение. В отсутствие основного источника питания получение надежной информации о возникновении событий и временных интервалах связи достигается с помощью небольшой батареи или конденсатора.