DP8570A定时器时钟外设：功能、特性与应用解析

一、引言

在基于微处理器的系统里，对于多任务处理、数据记录或者获取日常时间和日期信息的需求日益增长。DP8570A定时器时钟外设（TCP）就是为满足这些需求而设计的一款优秀产品。今天，我们就来深入探究一下DP8570A的各项特性、功能以及应用要点。

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二、产品概述

2.1 基本特性

DP8570A采用低压硅栅微CMOS技术，在电池备份环境中能实现低待机功耗。其电路架构类似连续的内存块或I/O端口，地址空间被组织成2个软件可选的32字节页面，涵盖控制寄存器、时钟计数器、闹钟比较RAM、定时器及其数据RAM以及时间保存RAM等。未被用于特定用途的RAM位置可作为通用CMOS RAM使用。

2.2 时间和日期管理

时间和日期以BCD格式从1/100秒到年和闰年进行维护，支持12或24小时模式，还提供了星期、月日和年日计数器。时间由片上晶体振荡器控制，只需添加晶体和两个电容即可，晶体频率可通过编程选择。

2.3 定时器功能

提供两个独立的多功能10 MHz 16位定时器，可在四种模式下运行，每个定时器都有自己的预分频器，能从8种可能的时钟输入中选择。通过编程输入时钟和定时器计数值，可实现非常广泛的定时时长，范围从约400 ns到65,535秒。

2.4 电源管理

芯片集成了电源故障逻辑和控制功能，可在检测到电源故障时发出信号，并在 (V{BB}>V{CC}) 时自动将数据记录到RAM中。还提供两个电源引脚，当 (V{BB}>V{CC}) 时，内部电路会自动从主电源切换到电池电源，并提供状态位来指示电池电源的初始应用、系统电源和低电池检测。

三、电气特性

3.1 绝对最大额定值

参数	数值
DC输入电压（VIN）	-0.5V 到 +7.0V
存储温度范围	-65°C 到 +150°C
功耗	500 mW
引脚温度（焊接，10秒）	未明确给出

3.2 工作条件

参数	最小值	最大值	单位
电源电压（VCC）（注3）	4.5	5.5	V
电源电压（VBB）（注3）	未明确给出	未明确给出	V
输入/输出电压（VIN, VOUT）	未明确给出	未明确给出	V
工作温度（TA）	未明确给出	未明确给出	°C
晶体管数量	未明确给出	未明确给出	个
0JA DIP（电路板热阻）	未明确给出	45°C/W	未明确给出
0JA PLCC（电路板热阻）	未明确给出	77°C/W	未明确给出
0JA PLCC（插座热阻）	未明确给出	85°C/W	未明确给出

3.3 DC电气特性

在 (V{CC}=5V pm 10%)，(V{BB}=3V)，(VPFAIL > VI)，(C_{L}=100 pF)（除非另有说明）的条件下，对输入输出电压、静态电流等参数进行了详细规定。例如，高电平输入电压（VIH）、低电平输入电压（VIL）、高电平输出电压（VOH）、低电平输出电压（VOL）等都有相应的取值范围。

3.4 AC电气特性

同样在上述条件下，规定了各种时序参数，如地址建立时间（tAR）、读写周期时间（tRW）、片选到数据有效时间（tCD）等。输入频率范围为DC到10 MHz，还对中断时序等进行了说明。

四、功能描述

4.1 实时时钟

实时时钟具有10字节的计数器，以BCD格式从1/100秒到年进行计数。为确保正确读取时钟内容，可采用验证读取、中断驱动读取或锁存读取等方法。在初始化和写入日历时钟时，要注意时钟的启动和停止控制，避免时间丢失。

4.2 预分频器/振荡器

可编程预分频器将晶体振荡器频率分频为32 kHz，再进一步分频为100 Hz供计数器链使用。晶体频率可选32 kHz、32.768 kHz、4.9152 MHz和4.194304 MHz。振荡器通过实时模式寄存器进行编程，可在不同频率下工作，且芯片内包含振荡器反馈偏置电阻，增强了振荡器的稳定性。

4.3 中断逻辑

DP8570A的中断结构可协调处理器的定时活动，中断分为定时器中断、闹钟比较中断、周期性中断和电源故障中断四类。中断由两个控制寄存器和两个状态寄存器控制，可通过编程将中断路由到INTR或MFO引脚。

4.4 电源故障逻辑

电源故障检测电路在检测到PFAIL引脚为低电平时，会进行去抖处理，在30 ms - 63 ms后判定系统电源故障并产生电源故障中断。用户可选择在电源故障时锁定数据总线或延迟锁定，以方便微处理器在电源故障后进行访问。电池切换电路会在主电源电压低于电池电压时自动切换到电池供电，电源恢复后再切换回主电源。

4.5 定时器功能

两个独立的16位定时器可在四种模式下运行，分别为单脉冲发生器（模式0）、速率发生器（模式1）、方波发生器（模式2）和可重触发单稳态（模式3）。每个定时器的输入时钟频率可通过预分频器进行选择，在不同模式下有不同的工作方式和输出波形。在读取定时器时，异步读取可能会出现误差，可采用硬件或软件方法来减少误差。

五、寄存器描述

DP8570A的寄存器包括主状态寄存器、定时器控制寄存器、周期性标志寄存器、中断路由寄存器、实时模式寄存器、输出模式寄存器、中断控制寄存器0和中断控制寄存器1等。每个寄存器都有特定的功能和位定义，通过对这些寄存器的编程可实现对DP8570A各项功能的控制。

六、应用提示

6.1 初始化程序

在使用VBB引脚的电池备份应用中，建议按照以下步骤进行初始化：

1. 进入测试模式，将周期性标志寄存器的D7位写为1。
2. 将页面0地址HEX 1F处的RAM/测试模式寄存器写为0。
3. 退出测试模式，将周期性标志寄存器的D7位写为0。
4. 选择正确的晶体频率位（实时模式寄存器的D7、D6位）。
5. 进入软件循环，尝试启动时钟，并在循环中初始化RAM、实时计数器、输出配置、中断控制和定时器功能。
6. 测试周期性标志寄存器的D6位，若为1则检查硬件；若为0则继续。
7. 将周期性标志寄存器的D6位写为0，使时钟芯片进入电池备份模式。
8. 将中断控制寄存器1的D7位写为1，启用PFAIL引脚和相关电路。
9. 将实时模式寄存器的D4位写为1，确保在 (V{BB}>V{CC}) 时中断控制寄存器1的D7位保持为1。
10. 根据需要初始化芯片的其余部分。

6.2 典型应用电路

给出了一个典型的应用电路示例，展示了DP8570A与外部组件的连接方式，包括晶体振荡器、电容等。

七、总结

DP8570A定时器时钟外设是一款功能强大、性能稳定的芯片，具有丰富的时间管理、定时器和中断功能，以及完善的电源管理机制。在电池备份系统、多任务处理系统等领域有着广泛的应用前景。电子工程师在设计相关系统时，可根据实际需求合理配置DP8570A的各项功能，以实现高效、可靠的系统设计。大家在使用过程中遇到任何问题，欢迎在评论区交流讨论。