探索DS1747/DS1747P：Y2K兼容的非易失性计时RAM

在电子设计领域，精准的时间管理和数据存储是许多系统正常运行的关键。Maxim Integrated的DS1747/DS1747P非易失性计时RAM就是这样一款满足这些需求的优秀产品。下面，我们就来深入了解一下这款产品。

文件下载：DS1747WP-120IND+.pdf

1. 产品概述

DS1747是一款功能齐全、符合2000年问题（Y2K）标准的实时时钟/日历（RTC）和512k x 8非易失性静态RAM。它集成了NV SRAM、实时时钟、晶体、电源故障控制电路和锂能源，能在无电源的情况下实现超10年的完全非易失性运行。

2. 产品特性

2.1 集成功能

• 集成了NV SRAM、RTC、晶体、电源故障控制电路和锂能源，减少了外部元件的使用，简化了设计。
• 时钟寄存器与静态RAM的访问方式相同，且位于RAM的最高八个位置，方便操作。

  2.2 Y2K兼容性

  具备世纪字节寄存器，可实现Y2K兼容，确保在2100年前的时间计算准确无误。

  2.3 非易失性与自动补偿

• 完全非易失性，在无电源情况下可运行超10年。
• 采用BCD编码的世纪、年、月、日、时、分、秒，自动进行闰年补偿。

  2.4 电源管理

• 电池电压电平指示标志，方便监测电池状态。
• 电源故障写保护功能，允许±10%的VCC电源公差，防止因电源不稳定导致的数据丢失。
• 锂能源在首次通电前电气断开，以保持新鲜度。

3. 封装形式

DS1747有两种封装形式：

3.1 32引脚DIP模块

将晶体、锂能源和硅集成在一个封装中，方便安装和使用。

3.2 34引脚PowerCap模块板

设计有与单独的PowerCap（DS9034PCX）连接的触点，包含晶体和电池。这种设计允许在表面贴装工艺完成后再安装PowerCap，避免了回流焊高温对晶体和电池的损坏，且PowerCap有防反插设计。

4. 时间和日期操作

4.1 数据格式

时间和日期寄存器的内容采用BCD格式，星期寄存器在午夜递增，星期值由用户定义，但必须连续。

4.2 时钟读取

为防止读取过渡数据，在读取时钟数据前应停止DS1747时钟寄存器的内部更新。通过将世纪寄存器的第6位（读取位）写为1可停止更新，停止后寄存器反映停止命令发出时的时间，而双缓冲系统的内部时钟寄存器仍继续更新，确保时钟精度不受影响。读取完成后，将读取位写为0，外部寄存器将在1秒内更新，读取位必须置为0至少500µs以确保更新。

4.3 时钟设置

控制寄存器的第7位（W位）为写位，将其置为1可停止设备寄存器的更新，用户可随后将正确的日期和时间值加载到所有八个寄存器中，再向控制寄存器写入00h以清除W位，将新设置传输到时钟中，恢复计时操作。第6位（R位）为读取位，置为1可停止更新，方便用户读取日期和时间值，读取完成后写入00h清除R位，恢复计时。

4.4 时钟振荡器控制

时钟振荡器可随时停止，通过将秒寄存器的最高位（(overline{OSC})位）置为1可停止振荡器，以减少电池电流消耗，延长电池寿命。

4.5 频率测试

日字节的第6位为频率测试位，当该位设置为逻辑“1”且振荡器运行时，秒寄存器的最低位将以512Hz的频率切换。

5. 时钟精度

5.1 DIP模块

在+25°C时，DS1747保证每月时间精度在±1分钟以内。RTC在工厂由Maxim使用非易失性调谐元件进行校准，无需额外校准。

5.2 PowerCap模块

DS1747和DS9034PCX分别进行精度测试，安装在一起后，模块在+25°C时通常每月时间精度在±1.53分钟（35 ppm）以内。

6. 数据操作

6.1 数据读取

当(overline{OE})（输出使能）为低、(overline{WE})（写使能）为高、(overline{CE})（芯片使能）为低时，DS1747处于读取模式。在最后一个地址输入稳定后的(t_{AA})时间内，若(overline{CE})和(overline{OE})的访问时间和状态满足要求，DQ引脚将提供有效数据。

6.2 数据写入

当(overline{WE})和(overline{CE})处于有效状态时，DS1747处于写入模式。写入开始以(overline{WE})或(overline{CE})的后一个转换为准，地址在整个周期内必须保持有效。在开始另一个读写周期之前，(overline{CE})或(overline{WE})必须至少保持tWR时间的无效状态。数据输入必须在写入结束前(t_{DS})时间内有效，并在之后保持tDH时间的有效状态。

7. 数据保留模式

当(V{CC})大于(V{PF})时，5V设备可完全访问，可进行数据读写。当(V{CC})低于(V{PF})时，内部时钟寄存器和SRAM被阻止访问，电源故障复位输出信号（(overline{RST})）被驱动为有效，直到(V{CC})恢复到标称水平。当(V{CC})低于电池切换点(V{so})时，设备电源从(V{CC})引脚切换到备用电池，RTC操作和SRAM数据由电池维持，直到(V_{CC})恢复。3.3V设备的工作原理类似。

8. 电池相关

8.1 电池寿命

DS1747的锂电源旨在为时钟活动以及时钟和RAM数据保留提供能量。在+25°C、内部时钟振荡器运行且无(V{CC})电源的情况下，预期寿命为10年。由于在(V{CC})存在时不消耗锂电池能量，实际寿命会更长。

8.2 电池监测

DS1747持续监测内部电池的电压，日寄存器的电池标志位（第7位）用于指示电池电压水平范围。该位不可写，读取时应为1，若为0则表示锂能源耗尽，RTC和RAM的内容可能存在问题。

9. 电气特性

9.1 绝对最大额定值

不同电压版本的引脚电压范围和工作、存储温度范围有所不同，使用时需注意。

9.2 推荐直流工作条件

规定了不同电压版本下逻辑1和逻辑0的电压范围。

9.3 直流电气特性

包括不同电压版本下的有源电源电流、待机电流、输入输出泄漏电流、输出逻辑电压、写保护电压和电池切换电压等参数。

9.4 交流特性

分别给出了5V和3.3V版本在读写周期和电源上下电时的各项参数，如读写周期时间、地址访问时间、脉冲宽度等。

10. 总结

DS1747/DS1747P非易失性计时RAM凭借其丰富的功能、高集成度和良好的性能，为电子工程师在时间管理和数据存储方面提供了一个可靠的解决方案。在实际应用中，工程师们需要根据具体需求选择合适的封装形式和工作电压，并注意各项电气特性和操作细节，以确保系统的稳定运行。大家在使用这款产品时，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享。