ERTC接口简介及功能说明

我快闭嘴 2022-08-14 2435

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描述

ERTC接口简介

ERTC计数逻辑位于电池供电域，只要电池供电域有电，ERTC便会一直运行，不受系统复位以及VDD掉电影响，ERTC主要具有以下功能：

― 日历功能：年、月、日、时、分、秒

― 闹钟功能：闹钟A、闹钟B

― 周期性唤醒功能

― 入侵检测功能

― 校准功能：精密校准、粗略校准

图1. ERTC框图

ERTC功能

各型号ERTC功能差异

各型号ERTC基本功能相同，只是各个型号之间，可能去掉了一些更高级的功能，所有保留的功能程序兼容。

表1. 各型号ERTC差异

√：表示支持该功能，且功能相同。

×：表示不支持该功能。

寄存器访问

寄存器写保护

上电复位后ERTC寄存器处于写保护状态，需要先解除写保护，才能写配置ERTC寄存器。

需要注意的是ERTC_STS[14：8]、ERTC_TAMP和ERTC_BPRx寄存器不受写保护。

解锁步骤：

1) 使能PWC接口时钟

2) 解锁电池供电域写保护

3) 依次向ERTC_WP寄存器写入0xCA，0x53，解锁写保护

若向ERTC_WP寄存器写入错误的值，将重新激活写保护

4) 配置ERTC寄存器

下表列举了ERTC寄存器受写保护状态，以及写入的条件：

表2. ERTC寄存器

寄存器复位

ERTC寄存器处于电池供电域，可以CRM_BPDC的BPDRST进行电池供电域复位，也可以由提供的库函数对每个寄存器写默认值进行复位。

ERTC复位相关函数：

电池供电域复位

将ERTC所有寄存器恢复成默认值

时钟设置

时钟源选择

ERTC时钟源经过选择后输入到分频器A和分频器B，最终得到1Hz的时钟用来更新日历。

图2. ERTC时钟结构

ERTC的时钟源共有3种可以选择：

― LEXT：外部低速晶振，通常为32.768kHz

― LICK：内部低速晶振，通常典型值为40kHz范围(30~60kHz)，详情请见各型号的datasheet

― HEXT_DIV：外部高速晶振分频后得到的时钟，不同的型号下，分频值不一样，请见表3

表3. 各型号HEXT的预分频值

表4. 各时钟源优缺点对比

ERTC时钟源设置相关函数：

选择对应时钟使能

选择ERTC时钟

使能ERTC时钟

预分频器设置

通过预分频器A和预分频器B将获得1Hz时钟，计算公式如下：

推荐在应用中将预分频器A设置成最大值(127)这样可以最大程度降低功耗。

表5. 分频设置举例

设置ERTC预分频器

ERTC时钟初始化举例：

日历

ERTC日历格式如下图所示，包含有年、月、日、星期、时、分、秒、亚秒。

图3. 日历格式

时间格式设置

时间格式可以选择24小时或者12小时格式，如果为24小时格式时，AM/PM字段无意义，在初始化日历之前，应该首先选择时间格式。

时间格式设置函数：

例如设置日历格式为24小时模式

日历初始化

通过配置ERTC_DATE和ERTC_TIME寄存器可以设置日历时间：

日历值设置函数：

例如设置时间为2020-05-01 1200星期六

日历读取

通过读取ERTC_DATE、ERTC_TIME和ERTC_SBS寄存器可以读取日历时间，日历读取有两种模式分别为同步读取(DREN=0)和异步读取(DREN=1)。

― 同步读取：ERTC每两个ERTC_CLK周期，将日历值同步到影子寄存器ERTC_DATE、ERTC_TIME和ERTC_SBS，同步完成后UPDF将置1。读取低阶寄存器时会将高阶寄存器值锁定，直到读取ERTC_DATE寄存器，这保证读取的ERTC_SBS、ERTC_TIME、ERTC_DATE寄存器值来自同一时刻。

例如读取ERTC_SBS，会将ERTC_TIME、ERTC_DATE寄存器值锁定。

― 异步读取：ERTC直接读取电池供电域的ERTC时钟和日历值，这样避免了由于同步时间带来的误差。异步读取时，UPDF标志将由硬件清0。为保证异步读取时钟和日历值来自同一时刻，软件必须连续两次读取时钟和日历值，并比较两次结果是否一致，如果不一致应该再读，直到两次结果一致。

在大多数应用下，都推荐使用同步读取模式，因为这样可以简化程序。

等待同步函数(等待UPDF置1)

读取模式设置函数

例如设置读取模式为同步读取

日历读取函数：

结构体ertc_time_type里面参数含义如下：

― year：年

― month：月

― day：日

― hour：时

― min：分

― sec：秒

― week：星期几

― ampm：上午/下午(只有在12小时制时，数据有效)

亚秒读取

亚秒值为预分频器DIV_B的计数值，预分频器DIV_B是一个递减计数器，例如当DIV_B=255时，1个亚秒值代表的时间为1/(255+1)秒。

亚秒读取函数：

闹钟

ERTC包含两个完全相同的闹钟A、闹钟B，闹钟值由ERTC_ALASBS/ERTC_ALA(ERTC_ALBSBS/ERTC_ALB)设定，开启闹钟后，当设定的闹钟值匹配日历值时ALAF/ALBF置1，发生闹钟事件。通过MASKx位，可选择性的屏蔽日历字段，被屏蔽的字段不参与闹钟匹配。

图4. 日闹钟匹配

因为闹钟A和闹钟B完全一样，所以后面的举例都用闹钟A举例

闹钟格式选择：

― ERTC_ALA的WKSEL=0时：日期、时、分、秒、亚秒

― ERTC_ALA的WKSEL=1时：星期、时、分、秒、亚秒

闹钟的各个字段日期/星期、时、分、秒、亚秒均可通过MASK位屏蔽，使闹钟的产生更加的灵活

― MASK4=1：闹钟和日/星期无关

― MASK3=1：闹钟和小时无关

― MASK2=1：闹钟和分钟无关

― MASK1=1：闹钟和秒钟无关

例如在WKSEL=0时，将闹钟设置为15号1210

表6. 屏蔽设置举例

通过设置ERTC_ALASBS的SBSMSK可以对亚秒进行屏蔽：

― SBSMSK=0：不匹配亚秒，闹钟与亚秒无关;

― SBSMSK=1：只匹配SBS[0];

― SBSMSK=2：只匹配SBS[1：0];

― SBSMSK=3：只匹配SBS[2：0];

― ...

― SBSMSK=14：只匹配SBS[13：0];

― SBSMSK=15：匹配SBS[14：0]。

―例如在DIV_A=127，DIV_B=255(亚秒)时，只考虑亚秒的触发闹钟

表7. 亚秒屏蔽设置举例

闹钟相关函数

日期/星期、时、分、秒屏蔽

选择日期或者星期格式

设置闹钟值：日期/星期、时、分、秒、AM/PM

设置闹钟亚秒值以及屏蔽

闹钟中断使能

获取当前配置的闹钟值

获取当前配置的闹钟亚秒值

周期性自动唤醒

周期性唤醒功能用于周期性自动唤醒低功耗模式，唤醒周期由VAL[15：0]设定。当唤醒计数器值由VAL值递减至0时，WATF标志置1，产生唤醒事件，同时唤醒计数器值重载VAL值。

可以根据需要选择不同的时钟源，通过寄存器WATCLK[2：0]配置

― 000：ERTC_CLK/16;

― 001：ERTC_CLK/8;

― 010：ERTC_CLK/4;

― 011：ERTC_CLK/2;

― 10x：1Hz;

― 11x：1Hz，唤醒计数值增加216，唤醒时间=WAT+216+1。

图5. 唤醒定时器时钟选择

当WATCLK[2：0]=11x时，如果日历时钟为1Hz，可获得最长的唤醒时间=65535+216+1=131072秒。

如果日历时钟调整为<1Hz(增大预分频器DIV_B的值)，还可以获得更长的唤醒时间。

周期自动唤醒相关函数

唤醒计数器时钟源选择

设置唤醒计数器值

获取唤醒计数器值

唤醒定时器使能

入侵检测

ERTC提供了两组入侵检测TAMP1和TAMP2，当在发生入侵事件时，将自动清除ERTC电池供电数据寄存器(ERTC_BPRx)的值，也支持发生入侵事件时产生事件戳。

图6. 入侵检测

入侵检测1引脚可以选择

― ERTC_MUX1：引脚1，通常为PC13

― ERTC_MUX2：引脚2，通常为PA0

入侵检测2引脚为固定ERTC_MUX2(通常为PA0)

入侵检测模式分为边沿检测和电平检测

― 边沿检测：当检测到了有效的边沿触发入侵检测，分为上升沿触发、下降沿触发

― 电平检测：当有效电平长度达到了设定的时间，触发发入侵检测，分为高电平触发、低电平触发。

其中边沿检测比较简单，只需要配置有效边沿并使能就行了，电平检测需要配置的参数会比较多，需要配置以下参数：

采样频率

通过配置TPFREQ寄存器，可以配置的入侵检测频率为

― ERTC_CLK/32768;

― ERTC_CLK/16384;

― ERTC_CLK/8192;

― ERTC_CLK/4096;

― ERTC_CLK/2048;

― ERTC_CLK/1024;

― ERTC_CLK/512;

― ERTC_CLK/256。

例如当ERTC_CLK=32768Hz时，配置检测频率为ERTC_CLK/256时，此时入侵检测频率为32768/256=128Hz

入侵上拉

通过TPPU配置可以打开或者关闭入侵上拉功能，当使能了入侵上拉电阻时，可以通过TPPR设置在入侵检测前的上拉预充电时间，时间可配置为如下：

― 1个ERTC_CLK;

― 2个ERTC_CLK;

― 4个ERTC_CLK;

― 8个ERTC_CLK。

图7. 预充电时间为4个ERTC CLK示意图

入侵滤波

通过TPFLT设置入侵检测的滤波时间，可以配置下面4种模式

― 无滤波，当1次采样有效，判定入侵事件发生;

― 连续2次采样有效，判定入侵事件发生;

― 连续4次采样有效，判定入侵事件发生;

― 连续8次采样有效，判定入侵事件发生。

入侵检测相关函数

入侵检测1引脚选择

入侵检测上拉使能配置

上拉预充电时间设置

滤波时间设置

入侵检测频率设置

入侵检测有效边沿设置

发生入侵事件时，保存时间戳

入侵检测使能

时间戳

时间戳功能用于在发生时间戳事件时(入侵引脚检测到有效边沿)，将当前的日历值保存到时间戳寄存器中。

图8. 时间戳检测

时间戳使用

― 单独使用：可以选择引脚进行检测

ERTC_MUX1：引脚1，通常为PC13

ERTC_MUX2：引脚2，通常为PA0

― 在发生入侵事件时保存时间戳，在这种模式下，需要先将入侵检测功能正确配置好

时间戳在单独使用时可以配置为上升沿检测或者下降沿检测，在入侵检测触发时，取决于入侵检测的配置

时间戳溢出

当发生时间戳时，TSF位置1，此时若再次发生时间戳事件，TSOF标志位将置1，但时间戳寄存器并不会更新，仍保留第一次触发的值。

时间戳相关函数

时间戳引脚选择

检测边沿设置

时间戳使能

获得时间戳时间

获得时间戳亚秒

参考时钟检测

为保证日历长时间运行的精确性，ERTC提供了时钟同步功能(低功耗模式不可用)，用精度更高的参考时钟(一般用50Hz或者60Hz的市电)校准更新日历的1Hz时钟。

图9. 参考时钟检测

参考时钟检测功能开启后，在每次更新日历值的前7个ck_a周期检测参考时钟边沿，若检测到边沿，将使用此边沿更新日历值(更新秒钟)，后续采用3个ck_a周期检测参考时钟边沿。每一次检测到参考时钟边沿时，都会将分频器A的值进行重载，这会使得内部1Hz的日历时钟与参考时钟边沿刚好对齐，当内部1Hz时钟出现微小偏移时，利用更精确的参考时钟，将1Hz时钟微调至与参考时钟边沿对齐。当没有检测到参考时钟边沿时，ERTC会利用原来的时钟源更新日历。

需要注意的是，使能参考时钟功能后，需要将DIVA、DIVB设置为复位值(0x7F、0xFF)，并且时钟同步功能不能与粗校准功能同时开启。

参考时钟检测使能函数

校准

ERTC提供了两种校准方法：粗略校准和精密校准。但两种校准方法不能同时使用。

粗略校准

粗略数字校准通过增加或减少ck_a周期值来实现提前或推迟更新日历值的功能。

图10. 粗略校准

正校准时(CALDIR=0)：在64分钟的前2xCALVAL分钟时间内，每分钟(约15360个ck_a周期)插入2个ck_a周期，相当于提前更新日历。

负校准时(CALDIR=1)：在64分钟前的2xCALVAL分钟时间内，每分钟(约15360个ck_a周期)忽略1个ck_a周期，相当于推迟更新日历。

注：粗略数字校准至少要将DIVA值设置为6。

精密校准

区别于粗略数字校准，精密校准的校准效果更好且校准更加均匀。开启精密校准校准功能后，将均匀增加或减少ERTC_CLK来达到校准的目的。

图11. 精密校准

当ERTC_CLK为32.768kHz时，精密校准周期约为220个ERTC_CLK(32秒)。DEC[8：0]值指定了220个ERTC_CLK中忽略的脉冲数，最多可忽略511个脉冲;将ADD置1，可在220个ERTC_CLK中插入512个脉冲。两者搭配使用，可在220个ERTC_CLK周期进行-511~+512的调整。

有效校准频率FSCAL：