探索DS1673便携式系统控制器：低功耗便携产品的理想选择

在电子工程师的世界里，为低功耗便携式产品寻找合适的系统控制器是一项重要任务。DALLAS MAXIM的DS1673便携式系统控制器，凭借其丰富的功能和出色的性能，成为了众多工程师的首选。今天，我们就来深入了解一下这款控制器。

文件下载：DS1673.pdf

一、DS1673概述

DS1673将低功耗便携式产品所需的多种功能集成于单芯片中，提供实时时钟（RTC）、非易失性随机存取存储器（NV RAM）控制器、微处理器监控器以及一个3通道8位模数转换器（ADC）。通过简单的3线接口即可与DS1673进行通信，方便快捷。

二、主要特性

1. 实时时钟

DS1673的实时时钟能精确计数秒、分、时、日、月、周和年，还具备闰年补偿功能，有效时间可至2100年。同时，它提供闹钟中断，无论是由系统电源供电还是处于电池备份模式，该中断都能正常工作，可用于唤醒掉电的系统。

2. 微处理器监控

• 电源故障监控：精确的温度补偿参考和比较器电路实时监测(V{CC})状态。当(V{CC})超出容差范围时，会生成内部电源故障信号，使复位信号处于有效状态；当(V_{CC})恢复到容差范围内时，复位信号会保持250ms的有效状态，以确保电源和处理器稳定。
• 按钮复位控制：对按钮输入进行去抖处理，保证复位脉冲宽度为250ms。
• 看门狗定时器：若在预定时间内未驱动ST输入引脚为低电平，复位信号将被置为有效状态。时间延迟可通过看门狗寄存器中的TD位设置为250ms、500ms或1000ms。

3. NV RAM控制

DS1673为外部SRAM提供自动电池备份和写保护功能。通过(V{CCO})、(CEOL)和(CEOH)引脚实现，在(V{CC})缺失时，利用(V_{CCO})引脚连接的备用能源为RTC供电并保留RAM数据。在电源瞬变期间，控制对RAM的片选输出，防止数据损坏。

4. 3通道8位ADC

该ADC具有内部2.55V（典型值）参考电压，由片上带隙电路生成。采用逐次逼近技术将模拟信号转换为数字代码，具有单调性（无丢失代码），并配备内部模拟滤波器以减少高频噪声。

5. 简单3线接口

通过芯片选择（CS）、串行时钟（SCLK）和输入/输出（I/O）引脚组成的3线接口进行通信，方便与其他设备连接。

6. 电源选择

支持+3.0V或+5.0V的工作电压，满足不同应用场景的需求。

三、引脚配置与功能

DS1673共有20个引脚，每个引脚都有其特定的功能：

• VBAT：标准3V锂电池或其他能源的电池输入。
• (V_{CCO})：外部SRAM电源输出。当(V{CC})在标称范围内时，该引脚内部连接到(V{CC})；当电源故障时，内部连接到(V_{BAT})引脚。
• SCLK：串行时钟输入，用于同步串行接口上的数据移动。
• I/O：数据输入/输出引脚，是3线接口的双向数据引脚。
• CS：芯片选择引脚，在读写操作时必须置高，以实现3线串行接口的通信。
• CEI：RAM芯片使能输入，必须驱动为低电平以启用外部RAM。
• CEOL：低字节RAM芯片使能输出。
• CEOH：高字节RAM芯片使能输出。
• INT：中断输出引脚，可作为微处理器的中断输入。
• GND：接地引脚，为设备提供直流电源。
• BHE：高字节使能输入，与CEI同时为低电平时激活(CEOH)输出。
• BLE：低字节使能输入，与CEI同时为低电平时激活(CEOL)输出。
• RST：低电平有效复位引脚，在多种情况下被驱动为低电平，同时也可作为按钮复位输入。
• AIN2、AIN1、AIN0：3通道ADC的模拟输入引脚。
• X2、X1：连接标准32.768kHz石英晶体，为保证精度，需使用指定负载电容为6pF的晶体。
• (V_{CC})：+3.0V或+5.0V的直流电源输入。
• ST：低电平有效选通输入，与看门狗定时器配合使用。

四、操作与使用要点

1. 上电/掉电考虑

当(V{CC})施加到DS1673并达到大于(V{CCTP})（电源故障触发点）的电平后，经过(t{RPU})（典型值250ms），设备方可完全访问。在(t{RPU})之前，所有输入均被禁用。当(V{CC})低于(V{CCSW})时，设备切换到(V{BAT})供电。上电时，当(V{CC})恢复到容差范围内，(RST)引脚会保持250ms的有效状态，以确保电源和微处理器稳定。

2. 地址/命令字节

每个数据传输由命令字节启动，其中位0至6指定要访问的寄存器地址，最高位（位7）为读写位，0表示读操作，1表示写操作。

3. 时钟、日历和闹钟

时间和日历信息通过读写相应的寄存器字节进行访问，寄存器内容采用二进制编码十进制（BCD）格式。DS1673可运行在12小时或24小时模式，小时寄存器的位6用于选择模式。此外，它还包含一个日时间闹钟，闹钟寄存器位于07h至0Ah，通过设置掩码位可实现不同的闹钟触发条件。

4. 特殊用途寄存器

• 控制寄存器：包含EOSC（振荡器使能）、WP（写保护）、AIS0 - AIS1（模拟输入选择）和AIE（闹钟中断使能）等位，用于控制RTC和中断。
• 状态寄存器：包含CU（转换更新进行中）、LOBAT（低电池标志）和IRQF（中断请求标志）等位，反映设备的状态。

5. 3线串行接口

数据传输通过3线接口完成，所有数据传输由驱动CS输入为高电平启动。地址和数据字节总是先将最低有效位（LSB）移入I/O引脚，可进行单字节或多字节突发模式的数据传输。

五、电气特性

1. 绝对最大额定值

• 任何引脚相对于地的电压范围为-0.3V至+7.0V。
• 工作温度范围为0°C至+70°C。
• 存储温度范围为-55°C至+125°C。
• 焊接温度需参考J - STD - 020规范。

2. 推荐直流工作条件

在不同的(V_{CC})电压下，对输入逻辑电平、电池电压等参数有相应的要求。

3. 直流电气特性

包括输入泄漏电流、输出电压、工作电流等参数，不同的(V_{CC})电压下，这些参数会有所不同。

4. 交流电气特性

涉及数据与时钟的建立时间、保持时间、延迟时间等，以及时钟频率、上升和下降时间等参数，同样会因(V_{CC})电压的不同而有所差异。

六、总结

DS1673便携式系统控制器以其集成度高、功能丰富、性能稳定等特点，为低功耗便携式产品的设计提供了强大的支持。无论是实时时钟的精确计时、微处理器的有效监控，还是ADC的高精度转换，都能满足工程师在设计过程中的各种需求。希望通过本文的介绍，能让大家对DS1673有更深入的了解。在实际应用中，你是否遇到过类似功能的控制器？它们与DS1673相比，有哪些优势和不足呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。