2
IC
XBLW PCF8563
/
XBLW PCF8563是一款低功耗 CMOS 实时时钟/日历芯片,它提供一个可编程的时钟输出,一个中断输出和一个
掉电检测器,所有的地址和数据都通过 I C总线接口串行传递。最大总线速度为 400Kbits/s ,每次 读写数据后
2
,
内嵌的字地址寄存器会自动递增。
可计时基于 32.768k Hz 晶体的秒 ,分 ,小时 ,星期 ,天 ,月和年
带有世纪标志
宽工作电压范围: 2.5 ~5. 5V 低休眠电流典型值为 0.25μA (VDD =3.0,TA =25℃)
2
I C总线从地址: 读 , 0A3H; 写 , 0A2H
可 编 程 时 钟 输 出 频 率 为 : 32.768k Hz ,
1024Hz , 32Hz , 1 Hz
报警和定时器
掉电检测器
内部集成振荡电容
漏极开路中断引脚
封装
丝印
包装
PCF8563DTR
SOP-8
PCF8563
编带
2500/盘
PCF8563MDTR
MSOP-8
PCF8563
编带
2500/盘
产品型号
包装数量
图 1 典型应用电路图
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IC
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电源电压
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VDD
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-0. 5
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/
+6. 5
V
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/
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IC
电源电流
IDD
-5 0
+50
mA
-0. 5
+6. 5
V
-0.5
VDD+ 0. 5
V
VO
-0. 5
+6. 5
V
所有输入口的直流输入电流
II
-1 0
+10
mA
所有输出口的直流输出电流
IO
-1 0
+10
mA
总损耗功率
P
—
300
mW
工作温度
TA
-4 0
+85
℃
贮存温度
TS
-6 5
+150
℃
SCL 和 SDA 管脚输入电压
VI
OSCI 管脚输入电压
CLKOUT 和
管脚输出电压
(
(如无特别说明,VDD=2 . 5~5 . 5V,VSS=0V;TA =-40~+85℃; fosc=32 . 768kHz;石英
晶片 Rs=40kΩ ,CL =8pF)
参数
符号
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
I2 C 总线失效, TA= 25 ℃ [1 ]
2.5
-
5.5
V
I2 C 总线有效,f=400kHz[ 1 ]
2.5
-
5.5
V
TA=25 ℃
V low
-
5.5
V
fSCL= 4 0 0 kHz
-
-
800
µA
fSCL= 1 0 0 kHz
-
-
20 0
µA
-
4
6
uA
-
2
4
uA
-
500
750
nA
-
400
650
nA
VDD= 5. 0 V
-
9
13
uA
VDD= 3. 0 V
-
7
10
uA
VDD= 5. 0 V
-
9
13
uA
VDD= 3. 0 V
-
7
10
uA
工作电压
VDD
提 供可靠 的 时钟/ 日历 数
据 时的 工 作 电压
工作电流 1
CLKOUT 有效 (FE=1)
IDD1
fSCL=0Hz, TA= 25 ℃
[2 ]
VDD= 5. 0 V
VDD= 3. 0 V
工作电流 2
CLKOUT 禁 止
IDD2
(FE=0 )
fSCL=0Hz, TA= -40~+85 ℃
[ 2 ]
VDD= 5. 0 V
VDD= 3. 0 V
fSCL=0Hz, TA= 25 ℃ [ 2 ]
工作电流 3
IDD3
CLKOUT= 32 . 7 6 8 kHz
fSCL=0Hz, TA= -40~+85 ℃
[ 2 ]
低 电平 输入电 压
V IL
V SS
-
0.3 VDD
V
高 电平输入电压
V IH
0.7 VDD
-
VDD
V
输入漏电流
ILI
VI= VDD 或 VSS
-1
0
+1
µA
CI
[3]
-
-
7
pF
输入电容
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IC
SDA 低电平输出电 流
IOLS
VOL= 0. 4 V, VDD=5 . 0 V
-3
-
-
mA
低 电 平输 出 电 流
IOLI
VOL= 0. 4 V, VDD=5 . 0 V
-1
-
-
mA
CLKOUT 低电平输出电流
IOLC
VOL= 0. 4 V, VDD=5 . 0 V
-1
-
-
mA
CLKOUT 高电平输出电流
IOHC
VOL= 4. 6 V, VDD=5 . 0 V
1
-
-
mA
输出漏电流
ILO
VO= VDD 或 VSS
-1
0
+1
µA
V LOW
TA= 25 ℃
-
0.9
1.0
V
掉 电检 测电压
1 、加电时振荡器可靠起动:VDD (最小值,加电时) = VDD (最小值) +0 .3V
2 、定时器源时钟=1/60Hz;SCL 和 SDA 都为 VDD
3 、在样品基础上测试
(如 无 特别说明,VDD=2 . 5~ 5 . 5V ,VSS= 0V; TA =-40~+ 85℃; fosc=32 .768kHz ;石英晶体 Rs=40k Q ,CL =8pF)
35
pF
-
-
-
40
kΩ
-
10
-
pF
5
-
25
pF
-
50
-
%
-
-
400
kHz
tH DSTA
0.6
-
-
µs
重 复 起动 条 件 建立 时 间
tSUST A
0.6
-
-
µs
SCL 低电平时间
tLOW
1.3
-
-
µs
SCL 高电平时间
tH IGH
0.6
-
-
µs
SCL 和 SDA 的上升沿时间
tr
-
-
0.3
µs
SCL 和 SDA 的下降沿时间
tf
-
-
0.3
µs
总线负载电容
Cb
-
-
400
pF
数 据建立时间
tSUDA T
100
-
-
ns
数 据保持时间
tH DDAT
0
-
-
ns
停 止条 件 建 立时 间
tSUST O
0.6
-
-
µs
可 接 受的 总 线 尖峰 宽 度
tSW
-
-
50
ns
精 确负 载电容
C INT
15
振 荡器 稳定性
ΔfOSC/ fOSC
串联电阻
RS
-
并联负载电容
CL
微调电容
CT
CLKOUT 占 空 因 数
δCLK OU T
SCL 时钟周期
fSC L
起 动 条件 保 持 时间
Δ VDD=200mV, TA=25 ℃
[1]
[4]
-
25
2×10
-7
1 、无特别说明 fCLKOUT = 32 .768kHz
2 、所有定时数值在工作电压范围内 (TA 条件下) 有效,参考输入电压 VSS 到 VDD 之间变化是 VIL 和 VIH
的 值
3 、I 2 C总线在两个起动和一个停止条件下的访问时间必须小于 1s
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/
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图 4 I2 C 总线时序波形
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XBLW PCF8563
/
PCF8563有16 个 8 位寄存器,一个可自动增量的地址寄存器,一个内置 32.768kHz 振荡器 (带 有一
个 内部集成的电容),一个分频器 (用于给实时时钟 RTC 提供时钟源),一个可编程时钟输出,一个定时器,
一个报警器,一个掉电检测器和一个 400kHz 的 I 2 C总线接口。
所有 16 个寄存器设计成可寻址的 8 位并行寄存器,但不是所有位都有用。前两个寄存器 (内部地址
00H,01H)用作控制寄存器和状态寄存器,地址 02H~08H 用于时钟计数器(秒到年计数器),地址 09H~ 0CH
用 于报警寄存器 (定义报警条件),地址 0DH 用于控制 CLKOUT 管脚的输出频率,地址 0EH 和 0FH 分别用
作定时器控制寄存器和定时器寄存器。秒、分钟、小时、 日、月、年、分钟报警、小时报警、 日报 警寄存
器的编码格式为 BCD 码,星期和星期报警寄存器不以 BCD 格式编码。
一个或多个报警寄存器 MSB (AE=Alarm Enable 报警使能位) 清 0 时,相应的报警条件有效,这样, 一个报警将
在每分钟至每星期范围内产生一次。设置报警标志位 AF(控制/状态寄存器 2 的位 3) 用于产 生中断,AF 只能用
软件清除。
8 位的倒计数器 (地址 0FH) 由定时器控制寄存器 (地址 0EH ,参见表 22) 控制,定时器控制寄存器 用于设定定时
器的频率 (4096Hz ,64Hz ,1Hz 或 1/60Hz) ,以及设定定时器有效或无效。定时器从软 件设置的 8 位二进制数
倒计数,每次倒计数结束时,定时器设置标志位 TF(参见表4) , TF 用于产生一个 中断 ( ) ,每个倒计数周期产
生一个脉冲作为中断信号,定时器标志位 TF 只能用软件清除。TI/TP (参 见表 4) 控制中断产生的条件。当读定
时器时,返回当前倒计数的数值。
CLKOUT
管脚 CLKOUT 可以输出可编程的方波。CLKOUT 频率寄存器 (地址 0DH ,参见表 20) 决定输出方波 的频率,可
以输出 32.768kHz (缺省值) ,1024Hz ,32Hz 和 1Hz 的方波。CLKOUT 为漏极开路输出管 脚,通电时有效,无
效时为高阻抗。
XBLW PCF8563内置一个复位电路,当振荡器停止工作时,复位电路开始工作。在复位状态下,I 2 C总线 被初始
化,所有寄存器 (包括地址指针) 除 TF 、VL 、TD1 、TD0 、TESTC 、AE 位被置为逻辑 1 外,都将 被清零。
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PCF8563内嵌掉电检测电路,当 VDD 低于 VLOW 时,位 VL (Voltage Low ,秒寄存器的位 7) 被置
为 1 ,用于指明可能产生不准确的时钟/日历信息,VL 标志位只能用软件清除。当 VDD 慢速降低 (例如以
电 池供电) 到 VLOW 时,VL 将被置位,表明此时可能会产生中断。
表 1.寄存器概况
地址
寄存器名 称
Bit7
Bit6
Bit5
Bit4
Bit3
Bit2
Bit1
Bit0
00H
控 制/状态寄存器 1
TEST
0
STOP
0
TESTC
0
0
0
01H
控制/状态寄存器 2
0
0
0
TI/ TP
AF
TF
AIE
TIE
0DH
CLKOUT 频 率 寄 存 器
FE
—
—
—
—
—
FD1
FD0
0EH
定 时器 控制寄 存器
TE
—
—
—
TD1
TD0
0FH
定 时器 倒计数 寄存器
—
—
定时 器倒计 数数值
标明 “ — ”的位无效,标明“0”的位应置为逻辑 0。
表 2 .BCD 格式寄存器概况
地址
寄存器名 称
Bit7
02H
秒
VL
03H
分钟
04H
小时
05H
日
06H
星期
07H
月/世纪
08H
年
09H
分钟报警
AE
0AH
小时报警
AE
0BH
日报警
AE
0CH
星期报警
AE
Bit6
Bit5
Bit4
Bit3
Bit2
Bit1
Bit0
0 0~ 5 9 BCD 码 格 式 数
0 0~ 5 9 BCD 码 格 式 数
—
0 0~ 2 3 BCD 码 格 式 数
—
—
—
—
—
C
—
—
—
—
0 1~ 3 1 BCD 码 格 式 数
0~6
—
0 1~ 1 2 BCD 码 格 式 数
—
0 0~ 9 9 BCD 码 格 式 数
0 0~ 5 9 BCD 码 格 式 数
0 0~ 2 3 BCD 码 格 式 数
—
0 1~ 3 1 BCD 码 格 式 数
—
—
—
—
—
0~6
标明 “— ”的位无效
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/
2
IC
/
1
表 3 .控制/状态寄存器 1 (地址 00H) 位描述
位号
符号
7
TEST1
5
STOP
3
TESTC
描述
TEST1 =0: 普 通模 式
TEST1 =1 : EXT_ CLK 测 试 模 式
STOP= 0:RTC 时钟运行;STOP=1 :所有 RTC 分频器异步置为逻辑 0,RTC 时钟停止运 行
( CLKOUT 在 32.768kHz 时依然可用)
TESTC=0 :
电源复位功能失效 (普通模式时置为逻辑 0)
TESTC=1 : 电源复位功能有效
缺省值为逻辑 0
6 ,4, 2~0
/
2
位 TF 和 AF:当一个报警发生时,AF 被置为逻辑 1 。类似的,在定时器的倒数计数结束时,TF 被置 为
逻 辑 1 。只能通过软件来修改这两位的值。如果在应用中同时需要用到定时器和报警中断,可以通过读这 两个
字 节 来确定中断源 。在一个写周期中清除位时,为了防止重写标志位,需要执行一个逻辑与操作。
位 TIE 和 AIE:这两位用来激活中断的产生。当 AIE 和 TIE 被置位时, 中断为这两位的逻辑或。
表
4 .控制/状态寄存器 2 (地址 01H) 的位描述
位号
符号
描述
缺省值为逻辑 0
7,6,5
TI/ TP=0:当 TF 有效时,INT 有效 (取决于 TIE 的状态)
4
TI/ TP
TI/TP=1: INT,脉冲有效,见表 5 (取决于 TIE 的状态)
注意:若 AF 和 AIE 都有效时,则 INT 一直有 效
AF= 0 : 读操作时,报警标志无效; 写操作时,报警标志被清除
3
AF
AF=1 : 读操作时,报警标志有效; 写操作时,报警标志保持不 变
TF=0 :读操作时,定时器标志无效; 写操作时,定时器标志被清除
2
TF
TF= 1 :读操作时,定时器标志有效; 写操作时,定时器标志保持不 变
AIE=0: 报警中断被禁止
1
AI E
0
TIE
AIE=1: 报警中断被使 能
TIE= 0: 定时器中断被禁止
TIE= 1: 定时器中断被使 能
~INT 周期
时钟源 (Hz)
n=1 [2 ]
n >1
4096
1/8192
1/4096
64
1/128
1/64
1
1/64
1/64
1/60
1/64
1/64
表 5.
[ 1]、TF 和
[ 1 ]
操作 (位 TI/TP=1)
同时有效
[2 ] 、n 为倒计数定时器的数值,当 n=0 时,定时器停止工作
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/
表 6.秒/VL 寄存器 (地址 02H) 位描述
位号
符号
6~ 0
(秒)
7
VL
描述
代表 BCD 格式的当前秒数值,值为 00~99 ,例如:
1011001 代表 59 秒
VL= 0 :保证准确的时钟/日历数据
VL=1 :不保证准确的时钟/日历数 据
表 7 .分钟寄存器 (地址 03H) 位描述
位号
符号
7
—
6~ 0
(分钟)
描述
无效
代 表 BCD 格式 的当前 分钟数 值,值 为 00 ~59
表 8 .小时寄存器 (地址 04H) 位描述
符号
位号
7 ,6
—
(小时)
5~ 0
描述
无效
代 表 BCD 格式 的当前 小时数 值,值 为 00 ~23
/
表 9. 日寄存器 (地址 05H) 位描述
位号
符号
7 ,6
—
5~ 0
( 日)
描述
无效
代 表 BCD 格式 的当前 日数值 ,值为 01 ~31 。当 年计数 器的值 是闰年 是,TS9083
自 动给二月增加一个值,使其成为 29 天
表 10 .星期寄存器 (地址 06H) 位描述
位号
符号
7~ 3
—
( 星期)
2~ 0
描述
无效
代 表 当前星期数值,值为 0~6 。见表 11 ,这些位也可有用户重新分配
表 11 .星期分配表
位 2
位 1
位 0
星期日
0
0
0
星期一
0
0
1
星期二
0
1
0
星期三
0
1
1
星期四
1
0
0
星期五
1
0
1
1
1
0
日
星期六
表 12 .月/世纪寄存器 (地址 07H) 位描述
位号
符号
7
C
6 ,5
—
( 月)
4~ 0
描述
世纪 位: C=0 指定 世纪数 为 20 XX; C=1 指定 世纪数 为 19 XX,“ XX”为年 寄存器
中的值,见表 14 。当年由 99 变为 00 时,世纪为会改变 。
无效
代 表 BCD 格式的当前月份数值,值为 01~12 ,见表 13
表 13 .月份分配表
月份
XBLWve
位 4
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位 3
位 2
位 1
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位 0
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XBLW PCF8563
/
一月
0
0
0
0
1
二月
0
0
0
1
0
三月
0
0
0
1
1
四月
0
0
1
0
0
五月
0
0
1
0
1
六月
0
0
1
1
0
七月
0
0
1
1
1
八月
0
1
0
0
0
九月
0
1
0
0
1
十月
1
0
0
0
0
十一月
1
0
0
0
1
十二月
1
0
0
1
0
表 14 .年寄存器 (地址 08H) 位描述
位号
符号
描述
7~ 0
(年)
代 表 BCD 格式 的当前 年数值 ,值为 00 ~9 9
当 一 个或多个报警寄存器写入合法的分钟、小时、 日或星期数值并且它们相应的 AE (Alarm Enable) 位
为逻辑 0 , 以及这些数值与当前的分钟、小时、
日或星期数值相等,标志位 AF (Alarm Flag) 被设置,
AF
保 存设置值直到被软件消除为止,AF 被清除后, 只有在时间增量与报警条件再次相匹配时才可再被设
置。报警寄存器在它们相应位 AE 置为逻辑 1 时将被忽略。
表 15 .分钟报警寄存器 (地址 09H) 位描述
位号
符号
描述
7
AE
AE=0 ,分钟报警有效; AE=1 ,分钟报警无效
6~ 0
分钟报警
代 表 BCD 格式 的分钟 报警数 值,值 为 00 ~5 9
表 16 .小时报警寄存器 (地址 0AH) 位描述
位号
符号
7
AE
AE=0 ,小时报警有效; AE=1 ,小时报警无效
5~ 0
小时报警
代 表 BCD 格式 的小时 报警数 值,值 为 00 ~2 3
描述
表 17. 日报警寄存器 (地址 0BH) 位描述
位号
符号
7
AE
5~ 0
日报警
描述
AE=0 ,
日报警有效;AE=1,
日报警无效
代 表 BCD 格式 的日报 警数值 ,值为 01 ~3 1
表 18 .星期报警寄存器 (地址 0CH) 位描述
位号
符号
7
AE
2~ 0
星期报警
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描述
AE=0 ,星期报警有效; AE=1 ,星期报警无效
代 表 BCD 格 式的 星 期 报警 数 值 ,值 为 0 ~ 6
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2
IC
CLKOUT
表 19 .CLKOUT 频率寄存器 (地址 0DH) 位描述
位号
符号
7
FE
6~ 2
—
1
FD1
用 于控制 CLKOUT 的频率输出管脚 (fCLKOUT ),见表 20
0
FD0
用 于控制 CLKOUT 的频率输出管脚 (fCLKOUT ),见表 2 0
描述
FE= 0 :CLKOUT 输出 被禁止 并设成 高阻抗
FE= 1 :CLKOUT 输出有效
无效
表 20 .CLKOUT 频率选择表
FD1
FD0
fCLKOU T
0
0
32 .768kHz
0
1
1024Hz
1
0
32Hz
1
1
1Hz
定 时 器寄存器是一个 8 位字节的倒计数定时器,它由定时器控制器中的位 TE 决定有效或无效,定时
器 的时钟也可以由定时器控制器选择,其它定时器功能,如中断产生, 由控制/状态寄存器 2 控制。为了能
精 确读回倒计数的数值,I2 C 总线时钟 SCL 的频率应至少为所选定定时器时钟频率的两倍。
表 21 .定时器控制寄存器 (地址 0EH) 位描述
位号
符号
7
TE
6~ 2
—
1
TD1
描述
TE= 0 :定时器无效;TE=1: 定时器有效
无用
定 时器时钟频率选择位,决定倒计数定时器的时钟频率,见表 22 ,不用时 TD1 和 TD0
应 设为“11” (1/60Hz), 以降低电源损耗
0
表 22 . 定时器时钟频率选择
TD1
TD0
定时 器时钟 频率 (Hz)
0
0
4096
0
1
64
1
0
1
1
1/60
1
表 23 .定时器倒计数数值寄存器 (地址 0FH) 位描述
位号
符号
7~ 0
定 时器 倒计数 数值
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描述
倒 计数数值“n ” ,倒计数周期=n/时钟频 率
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EXT_ CLK
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测 试模式用于在线测试、建立测试模式和控制 RTC 的操作。
测 试模式由控制/状态寄存器 1 的位 TEST1 设定,这时 CLKOUT 管脚成为输入管脚。在测试模式状态
下 , 通 过 CLKOUT 管 脚 输 入 的 频 率 信 号 代 替 片 内 的 6 4 Hz 频 率 信 号 , 每 6 4 个 上 升 沿 讲 产 生 1 秒 的 时 间 增
量 。
注 意 :进入 EXT_CLK 测试模式时时钟不与片内 64Hz 时钟同步,也确定不出预分频的状态 。
1 、进入 EXT_CLK 测试模式,设置控制/状态寄存器 1 的位 7 (TEST=1)。
2 、设置控制/状态寄存器 1 的位 5 (STOP=1)。
3、清除控制/状态寄存器 1 的位 5 (STOP=0)。
4 、设置时间寄存器 (秒、分钟、小时、
日、星期、月/世纪和年) 为期望值。
5、提供 32 个时钟脉冲给 CLKOUT。
6 、读时间寄存器观察第一次变化。
7 、提供 64 个时钟脉冲给 CLKOUT。
8 、读时间寄存器观察第二次变化,需要读时间寄存器的附加增量时,重复步骤 7 和 8。
(POR)
POR 的 持续时间直接与 振荡器的起动时间有关。一 种内嵌的长时间起动的电路 可使 POR 失效,这样 可
使 设 备 测试加速。这种模式的设定要求 I2 C 总线管脚 SDA 和 SCL 的信号波形如图 9 所示, 图中所有的 时间
值为所需的最小值。
当 进 入失效模式时,芯片立即停止复位,操作通过 I2 C 总线进入 EXT_CLK 测试模式。设置位 TESTC 逻
辑 0 可消除失效模式,再次进入失效模式只有在设置 TESTC 为逻辑 1 后进行。在普通模式时设置 TESTC
为逻辑 0 没有意义,除非想阻止进入 POR 失效模式。
XBLW PCF8563采用的是串行 I2 C 总线接口。
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I2 C 总线通过两条线 SDA 和 SCL 在不同的芯片和模块间传递信息。SDA 为串行数据线,SCL 为串行 时钟线
, 两 条线必须用一个上拉电阻与正电源相连 。数据只在总线不忙时才可传送
系统配置参见图 10 ,产生信息的器件是传送器,接收信息的器件是接收器,控制信息的器件是主器件,
受控制的器件是从器件。
(START)
(STOP)
总 线 不忙时,数据线 和时钟线保持高电平,数据 线在下降沿、时钟线为高电 平时为起动条件 (S),数
据线在上升沿、时钟线为高电平时为停止条件 (P) 参见图 11 。
每 个时 钟脉 冲传 送一 个数 据位 , SDA 线上 的数 据在 时钟 脉冲 高电 平时 应保 持稳 定, 否则 SDA 线上 的
数据将成为上面提到的控制信号,参见图 12。
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在 起动条件和停止条件之间发送器发给接收器的数据数量没有限制。每个 8 位字节后加一个应答标志
位 , 发送器产生高电平的应答标志位,这时主器件产生一个附加应答标志时钟脉冲 。从接收器必须在接收 到
每 个 字节 后产 生一 个应 答标 志位 ,主 接收 器也 必须 在接 收从 发送 器发 送的 每个 字节 后产 生一 个应 答标 志
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注 意:用 I2 C 总线传递数据前,接收器件应先标明地址,在 I2 C 总线起动后,这个地址与第一个传送 字节
一 起 被传送。XBLW PCF8563可以作为一个从接收器或从发送器,这时,时钟信号线 SCL 只能是输入信号 线,
数据信号线 SDA 是一条双向信号线。
XBLW PCF8563的从地址参见图 14。
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XBLW PCF8563的串行 I2C 总线读/写周期有三种配置,参见图 15 ,16 , 17 ,图中字地址是 4 个位
的数,用 于指出下一个要访问的寄存器,字地址的高四位无用。
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方法 1 :定值 OSCI 电容—— 计算所需的电容平均值,用此值的定值电容,通电后在 CLKOUT 管脚上 测出
的频率应为 32 .768kHz ,测出的频率值偏差取决于石英晶体, 电容偏差和器件之间的偏差 (平均为 ± 5 × 10 -6 ) 。
平均偏差可控制在±5 分钟/年。
方法 2 :OSCI 微调电容—— 可通过调整 OSCI 管脚的微调电容使振荡器频率达到精确值,通电时可测 出
CLKOUT 管脚上的频率值为 32.768kHz。
方法 3 :OSCO 输出—— 直接测出 OSCO 的输出 (考虑测试探头的电容)。
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SOP8(PackageOutlineDimensions)
MSOP8(PackageOutlineDimensions)
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