本發(fā)明涉及單片機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)時時鐘的處理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

時鐘電路就是產(chǎn)生像時鐘一樣準(zhǔn)確運(yùn)動的振蕩電路。任何工作都按時間順序，用于產(chǎn)生這個時鐘的電路就是時鐘電路。實(shí)時時鐘（realtimeclock，rtc）作為系統(tǒng)同步或時間標(biāo)志已被廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品。在微控制單元(microcontrollerunit，mcu)系統(tǒng)中經(jīng)常需要用到rtc，用于滿足在一定工作條件下，實(shí)現(xiàn)精確計時的需求，同時，使用電池供電的設(shè)備，還需要盡可能降低系統(tǒng)的功耗。

rtc的計時時鐘有兩種來源，一種是外部32k時鐘作為時鐘源輸入，另一種是采用內(nèi)部rc振蕩器產(chǎn)生rtc，分別應(yīng)用于不同的場景。通常，外部時鐘可以實(shí)現(xiàn)較高的精度，但需要專用的時鐘，增加了系統(tǒng)和芯片的復(fù)雜度，并降低了可靠性。而采用通用的內(nèi)部rc振蕩器雖簡化了系統(tǒng)，便于實(shí)現(xiàn)低功耗控制，但其精度較差，無法實(shí)現(xiàn)對內(nèi)部rc振蕩器的自動硬件校正。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種實(shí)時時鐘的處理系統(tǒng)及方法，可以對內(nèi)部rc振蕩器進(jìn)行自動硬件校正，提供低功耗的高精度實(shí)時時鐘，降低了硬件成本。

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種實(shí)時時鐘的處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)包括：

外部時鐘產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生外部時鐘，作為校準(zhǔn)的參考源時鐘；

rc振蕩器，用于產(chǎn)生實(shí)時時鐘；

外部時鐘計數(shù)器，用于根據(jù)外部時鐘產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的外部時鐘進(jìn)行計數(shù)；

內(nèi)部時鐘計數(shù)器，用于根據(jù)rc振蕩器產(chǎn)生的實(shí)時時鐘進(jìn)行計數(shù)；

時鐘比較器，用于當(dāng)外部時鐘計數(shù)器停止計數(shù)時，將所得外部時鐘計數(shù)值與目標(biāo)值寄存器存儲的期望值進(jìn)行比較，獲得比較結(jié)果；

內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器，用于根據(jù)時鐘比較器獲得的比較結(jié)果對內(nèi)部時鐘計數(shù)器進(jìn)行校正；

目標(biāo)值寄存器，用于存儲實(shí)時時鐘的期望值。

優(yōu)選地，所述處理系統(tǒng)還包括：rc校準(zhǔn)寄存器，用于控制rc振蕩器的時鐘輸出檔位，并根據(jù)時鐘比較器獲得的比較結(jié)果進(jìn)行更新。

優(yōu)選地，所述處理系統(tǒng)還包括：休眠控制寄存器，用于停止或啟動外部時鐘產(chǎn)生模塊產(chǎn)生外部時鐘。

優(yōu)選地，所述時鐘比較器還用于將所得外部時鐘計數(shù)值與目標(biāo)值寄存器存儲的期望值進(jìn)行比較，計算實(shí)際時間間隔和期望值之間的偏差，并將該偏差發(fā)送給內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器和rc校準(zhǔn)寄存器。

優(yōu)選地，所述內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器還用于根據(jù)時鐘比較器獲得的實(shí)際時間間隔和期望值之間的偏差對內(nèi)部時鐘計數(shù)器進(jìn)行校正。

優(yōu)選地，所述rc校準(zhǔn)寄存器還用于根據(jù)時鐘比較器獲得的實(shí)際時間間隔和期望值之間的偏差進(jìn)行更新。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種實(shí)時時鐘的處理方法，所述方法包括：

產(chǎn)生外部時鐘，作為校準(zhǔn)的參考源時鐘；

根據(jù)產(chǎn)生的外部時鐘進(jìn)行計數(shù)；

當(dāng)停止計數(shù)時，將所得外部時鐘計數(shù)值與期望值進(jìn)行比較，獲得比較結(jié)果；

根據(jù)比較結(jié)果對內(nèi)部時鐘計數(shù)器進(jìn)行校正。

優(yōu)選地，所述將所得外部時鐘計數(shù)值與期望值進(jìn)行比較，獲得比較結(jié)果的步驟，包括：

將所得外部時鐘計數(shù)值與目標(biāo)值寄存器存儲的期望值進(jìn)行比較；

計算實(shí)際時間間隔和期望值之間的偏差。

優(yōu)選地，所述根據(jù)比較結(jié)果對內(nèi)部時鐘計數(shù)器進(jìn)行校正的步驟，包括：

根據(jù)實(shí)際時間間隔和期望值之間的偏差對內(nèi)部時鐘計數(shù)器進(jìn)行校正。

優(yōu)選地，所述方法還包括：根據(jù)比較結(jié)果對rc校準(zhǔn)寄存器進(jìn)行更新。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過mcu系統(tǒng)中的外部高頻率高精度時鐘（非專用32k時鐘）對內(nèi)部rc振蕩器進(jìn)行自動硬件校正，提供低功耗的高精度實(shí)時時鐘，降低了硬件成本，提高了實(shí)時時鐘的精度，降低了系統(tǒng)的功耗。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)時時鐘的處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)時時鐘的處理方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)時時鐘的處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖，如圖1所示，該處理系統(tǒng)包括：

外部時鐘產(chǎn)生模塊1，用于產(chǎn)生外部時鐘，作為校準(zhǔn)的參考源時鐘；

rc振蕩器2，用于產(chǎn)生實(shí)時時鐘；

外部時鐘計數(shù)器3，用于根據(jù)外部時鐘產(chǎn)生模塊1產(chǎn)生的外部時鐘進(jìn)行計數(shù)；

內(nèi)部時鐘計數(shù)器4，用于根據(jù)rc振蕩器2產(chǎn)生的實(shí)時時鐘進(jìn)行計數(shù)；

時鐘比較器5，用于當(dāng)外部時鐘計數(shù)器3停止計數(shù)時，將所得外部時鐘計數(shù)值與目標(biāo)值寄存器7存儲的期望值進(jìn)行比較，獲得比較結(jié)果；

內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器6，用于根據(jù)時鐘比較器5獲得的比較結(jié)果對內(nèi)部時鐘計數(shù)器4進(jìn)行校正；

目標(biāo)值寄存器7，用于存儲實(shí)時時鐘的期望值。

其中，外部時鐘計數(shù)器3分別與外部時鐘產(chǎn)生模塊1、內(nèi)部時鐘計數(shù)器4、時鐘比較器5相連接；時鐘比較器5另一端與目標(biāo)值寄存器7相連接；內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器6分別與時鐘比較器5、內(nèi)部時鐘計數(shù)器4相連接；內(nèi)部時鐘計數(shù)器4另一端與rc振蕩器2相連接。

如圖1所示，該處理系統(tǒng)還包括：rc校準(zhǔn)寄存器8，用于控制rc振蕩器2的時鐘輸出檔位，并根據(jù)時鐘比較器5獲得的比較結(jié)果進(jìn)行更新。

還包括：休眠控制寄存器9，用于停止或啟動外部時鐘產(chǎn)生模塊1產(chǎn)生外部時鐘。當(dāng)不需要校準(zhǔn)的時候，將外部時鐘關(guān)閉，可以降低系統(tǒng)功耗。

具體實(shí)施中，rc振蕩器2產(chǎn)生持續(xù)的32khz的實(shí)時時鐘，作為實(shí)時時鐘的工作時鐘，rc振蕩器可以選擇不同的時鐘輸出檔位，提供不同頻率的時鐘輸出，設(shè)中心頻率為32768hz，在工作條件（溫度、電壓等）變化導(dǎo)致輸出頻率變化時，可以通過調(diào)整時鐘輸出檔位，將rc振蕩器的輸出頻率校準(zhǔn)到32768hz附近，校準(zhǔn)的范圍在25%以內(nèi)，校準(zhǔn)的精度達(dá)到500ppm。

進(jìn)一步地，外部時鐘計數(shù)器3的啟動和停止由內(nèi)部時鐘計數(shù)器4決定。

內(nèi)部時鐘計數(shù)器4根據(jù)rc振蕩器2產(chǎn)生的實(shí)時時鐘進(jìn)行計數(shù)時，在內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器6的控制下，周期性發(fā)出脈沖信號（周期為tori），根據(jù)脈沖信號控制外部時鐘計數(shù)器3的啟動和停止。

目標(biāo)值寄存器7用于存儲實(shí)時時鐘的期望值，由mcu設(shè)置，根據(jù)已知外部時鐘的頻率f，設(shè)置期望值為texp*f。

具體地，內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器6用于調(diào)整內(nèi)部時鐘計數(shù)器4的計數(shù)上限，由于rc振蕩器的精度較低，經(jīng)過rc校準(zhǔn)寄存器8校準(zhǔn)后的實(shí)際輸出頻率仍偏離32768hz，通過改變內(nèi)部時鐘計數(shù)器4的計數(shù)上限，可以根據(jù)時鐘比較器5獲得的比較結(jié)果對內(nèi)部時鐘計數(shù)器4進(jìn)行校正，使內(nèi)部時鐘計數(shù)器4能夠更加精準(zhǔn)地輸出固定周期的脈沖，校準(zhǔn)的精度能夠達(dá)到30ppm，校準(zhǔn)的范圍可以達(dá)到1000ppm。

在本發(fā)明實(shí)施例中，時鐘比較器5還用于將所得外部時鐘計數(shù)值與目標(biāo)值寄存器7存儲的期望值進(jìn)行比較，計算實(shí)際時間間隔和期望值之間的偏差，并將該偏差發(fā)送給內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器6和rc校準(zhǔn)寄存器8。

內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器6還用于根據(jù)時鐘比較器5獲得的實(shí)際時間間隔和期望值之間的偏差對內(nèi)部時鐘計數(shù)器4進(jìn)行校正。

rc校準(zhǔn)寄存器8還用于根據(jù)時鐘比較器5獲得的實(shí)際時間間隔和期望值之間的偏差進(jìn)行更新。

在本發(fā)明實(shí)施例中，校準(zhǔn)的模式有兩種：

一種是持續(xù)校準(zhǔn)，這種情況下可以持續(xù)監(jiān)控rc振蕩器的輸出頻率，達(dá)到最高的校準(zhǔn)精度，但是功耗較高。

另一種是定時校準(zhǔn)，在實(shí)際的工作過程中，如果外部工作環(huán)境變化并不劇烈，rc振蕩器的輸出頻率的變化也會很緩慢，每隔一個固定的時間啟動校準(zhǔn)一次，也能得到足夠的精度，但功耗可以顯著的降低。

兩種模式下，進(jìn)入校準(zhǔn)過程后的工作流程都一樣，過程包括：

內(nèi)部時鐘計數(shù)器4發(fā)出啟動信號，開始第一輪校準(zhǔn)（粗調(diào)）；

外部時鐘計數(shù)器3開始計數(shù)；

內(nèi)部時鐘計數(shù)器4計數(shù)到內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器6對應(yīng)的計數(shù)上限之后，內(nèi)部時鐘計數(shù)器4發(fā)出停止信號；

將外部時鐘計數(shù)器3的計數(shù)值與目標(biāo)值寄存器7進(jìn)行對比；

根據(jù)對比的結(jié)果計算出實(shí)際時間間隔和期望值之間的偏差，并根據(jù)這個偏差更新rc校準(zhǔn)寄存器8，完成第一輪校準(zhǔn)?？梢詫⒄`差校準(zhǔn)到500ppm以內(nèi)。

內(nèi)部時鐘計數(shù)器4發(fā)出第二輪校準(zhǔn)的啟動信號（細(xì)調(diào)）；

外部時鐘計數(shù)器3計數(shù)；

內(nèi)部時鐘計數(shù)器4計數(shù)到內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器6對應(yīng)的計數(shù)上限后，內(nèi)部時鐘計數(shù)器4發(fā)出停止信號；

將外部時鐘計數(shù)器3的計數(shù)值與目標(biāo)值寄存器7進(jìn)行對比，通過計算實(shí)際時間間隔和期望值之間的偏差更新內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器6，并記錄下這個偏差；

再重復(fù)一遍細(xì)調(diào)的過程，比較兩次的偏差，選取偏差較小的結(jié)果作為最終校準(zhǔn)的結(jié)果。

最終，通過這兩輪的校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)30ppm以下的高精度實(shí)時時鐘。

相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種實(shí)時時鐘的處理方法，如圖2所示，該方法包括：

s1，產(chǎn)生外部時鐘，作為校準(zhǔn)的參考源時鐘；

s2，根據(jù)產(chǎn)生的外部時鐘進(jìn)行計數(shù)；

s3，當(dāng)停止計數(shù)時，將所得外部時鐘計數(shù)值與期望值進(jìn)行比較，獲得比較結(jié)果；

s4，根據(jù)比較結(jié)果對內(nèi)部時鐘計數(shù)器進(jìn)行校正。

進(jìn)一步地，s3包括：

將所得外部時鐘計數(shù)值與目標(biāo)值寄存器存儲的期望值進(jìn)行比較；

計算實(shí)際時間間隔和期望值之間的偏差。

根據(jù)實(shí)際時間間隔和期望值之間的偏差對內(nèi)部時鐘計數(shù)器進(jìn)行校正、對rc校準(zhǔn)寄存器進(jìn)行更新。

該方法還包括：停止或啟動外部時鐘的產(chǎn)生。當(dāng)不需要校準(zhǔn)的時候，將外部時鐘關(guān)閉，可以降低系統(tǒng)功耗。

具體實(shí)施中，rc振蕩器產(chǎn)生持續(xù)的32khz的實(shí)時時鐘，作為實(shí)時時鐘的工作時鐘，rc振蕩器可以選擇不同的時鐘輸出檔位，提供不同頻率的時鐘輸出，設(shè)中心頻率為32768hz，在工作條件（溫度、電壓等）變化導(dǎo)致輸出頻率變化時，可以通過調(diào)整時鐘輸出檔位，將rc振蕩器的輸出頻率校準(zhǔn)到32768hz附近，校準(zhǔn)的范圍在25%以內(nèi)，校準(zhǔn)的精度達(dá)到500ppm。

在s2中，外部時鐘計數(shù)器的啟動和停止由內(nèi)部時鐘計數(shù)器決定。

內(nèi)部時鐘計數(shù)器根據(jù)rc振蕩器產(chǎn)生的實(shí)時時鐘進(jìn)行計數(shù)時，在內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器的控制下，周期性發(fā)出脈沖信號（周期為tori），根據(jù)脈沖信號控制外部時鐘計數(shù)器的啟動和停止。

目標(biāo)值寄存器存儲實(shí)時時鐘的期望值由mcu設(shè)置，根據(jù)已知外部時鐘的頻率f，設(shè)置期望值為texp*f。

具體地，內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器調(diào)整內(nèi)部時鐘計數(shù)器的計數(shù)上限，由于rc振蕩器的精度較低，經(jīng)過rc校準(zhǔn)寄存器校準(zhǔn)后的實(shí)際輸出頻率仍偏離32768hz，通過改變內(nèi)部時鐘計數(shù)器的計數(shù)上限，可以根據(jù)時鐘比較器獲得的比較結(jié)果對內(nèi)部時鐘計數(shù)器進(jìn)行校正，使內(nèi)部時鐘計數(shù)器能夠更加精準(zhǔn)地輸出固定周期的脈沖，校準(zhǔn)的精度能夠達(dá)到30ppm，校準(zhǔn)的范圍可以達(dá)到1000ppm。

在本發(fā)明實(shí)施例中，時鐘比較器將所得外部時鐘計數(shù)值與目標(biāo)值寄存器存儲的期望值進(jìn)行比較，計算實(shí)際時間間隔和期望值之間的偏差，并將該偏差發(fā)送給內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器和rc校準(zhǔn)寄存器。

內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器根據(jù)時鐘比較器獲得的實(shí)際時間間隔和期望值之間的偏差對內(nèi)部時鐘計數(shù)器進(jìn)行校正。

rc校準(zhǔn)寄存器根據(jù)時鐘比較器獲得的實(shí)際時間間隔和期望值之間的偏差進(jìn)行更新。

在本發(fā)明實(shí)施例中，校準(zhǔn)的模式有兩種：

一種是持續(xù)校準(zhǔn)，這種情況下可以持續(xù)監(jiān)控rc振蕩器的輸出頻率，達(dá)到最高的校準(zhǔn)精度，但是功耗較高。

另一種是定時校準(zhǔn)，在實(shí)際的工作過程中，如果外部工作環(huán)境變化并不劇烈，rc振蕩器的輸出頻率的變化也會很緩慢，每隔一個固定的時間啟動校準(zhǔn)一次，也能得到足夠的精度，但功耗可以顯著的降低。

兩種模式下，進(jìn)入校準(zhǔn)過程后的工作流程都一樣，過程包括：

內(nèi)部時鐘計數(shù)器發(fā)出啟動信號，開始第一輪校準(zhǔn)（粗調(diào)）；

外部時鐘計數(shù)器開始計數(shù)；

內(nèi)部時鐘計數(shù)器計數(shù)到內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器對應(yīng)的計數(shù)上限之后，內(nèi)部時鐘計數(shù)器發(fā)出停止信號；

將外部時鐘計數(shù)器的計數(shù)值與目標(biāo)值寄存器進(jìn)行對比；

根據(jù)對比的結(jié)果計算出實(shí)際時間間隔和期望值之間的偏差，并根據(jù)這個偏差更新rc校準(zhǔn)寄存器，完成第一輪校準(zhǔn)。可以將誤差校準(zhǔn)到500ppm以內(nèi)。

內(nèi)部時鐘計數(shù)器發(fā)出第二輪校準(zhǔn)的啟動信號（細(xì)調(diào)）；

外部時鐘計數(shù)器計數(shù)；

內(nèi)部時鐘計數(shù)器計數(shù)到內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器對應(yīng)的計數(shù)上限后，內(nèi)部時鐘計數(shù)器發(fā)出停止信號；

將外部時鐘計數(shù)器的計數(shù)值與目標(biāo)值寄存器進(jìn)行對比，通過計算實(shí)際時間間隔和期望值之間的偏差更新內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器，并記錄下這個偏差；

再重復(fù)一遍細(xì)調(diào)的過程，比較兩次的偏差，選取偏差較小的結(jié)果作為最終校準(zhǔn)的結(jié)果。

最終，通過這兩輪的校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)30ppm以下的高精度實(shí)時時鐘。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過mcu系統(tǒng)中的外部高頻率高精度時鐘（非專用32k時鐘）對內(nèi)部rc振蕩器進(jìn)行自動硬件校正，提供低功耗的高精度實(shí)時時鐘，降低了硬件成本，提高了實(shí)時時鐘的精度，降低了系統(tǒng)的功耗。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實(shí)施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序可以存儲于一計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，存儲介質(zhì)可以包括：只讀存儲器（rom，readonlymemory）、隨機(jī)存取存儲器（ram，randomaccessmemory）、磁盤或光盤等。

另外，以上對本發(fā)明實(shí)施例所提供的實(shí)時時鐘的處理系統(tǒng)及方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。