不到6毛钱的I2C总线实时时钟日历芯片LK8563

前言

8563实时时钟芯片，国内外均有多家生产，今推荐一个性价比极高的RTC芯片，LK8563，一片不到6毛钱.

特点

基于32.768kHz晶体的秒，分，小时，星期，天，月和年的计时
带有世纪标志
宽工作电压范围：1.2～5.5V这个是优点，更低的工作电压意味更长的待机时间，更长的电池寿命
I2C总线从地址：读，0A3H；写，0A2H
可编程时钟输出频率为： 32.768kHz ，1024Hz，32Hz，1Hz
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
SOP8和MSOP8封装

应用

便携式媒体播放器
移动电话
复费率电度表、IC 卡水表、IC 卡煤气表
传真机
安防电子

图1 典型应用电路图

8563典型应用电路图

概述

LK8563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IIC总线接口串行传输。
IIC总线最高速度为400Kbits/s，每次读写数据后，内嵌的字地址寄存器会自动递增。
备注：典型应用电路中晶振的负载电容C1,C2可选择20pF左右的电容，电容实际值可进行微调以获取最佳的时钟精度

LK8563方框图和管脚功能

LK8563管脚说明

LK8563电气特性参数

LK8563功能描述

LK8563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I2C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。

报警功能模式

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。

定时器

8位的倒计数器（地址 0FH）由定时器控制寄存器（地址0EH）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， 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 输出

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。

复位

LK8563 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，I2C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。

掉电检测和时钟监控

LK8563 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。

报警控制寄存器

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

倒计数定时器寄存器

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，I2C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。

EXT_CLK 测试模式

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64Hz频率信号，每64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。

操作举例

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。

电源复位（POR ）失效模式

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。
当进入失效模式时，芯片立即停止复位，操作通过I2C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。

串行接口

LK8563采用串行I2C总线接口。

IIC 总线特性

I2C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。

起动（START ）和停止（STOP ）条件

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。

位传送

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。

应答位

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，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位。在应答标志位时钟脉冲出现时，SDA线应保持低电平（应考虑起动和保持时间）。发送器应在从器件接收最后一个字节后释放SDA，使接收器产生应答标志位，这时主器件可产生停止条件。

I2C总线协议

注意：用I2C总线传递数据前，接收器件应先标明地址，在I2C总线启动后，这个地址与第一个传送字节一起被传送。LK8563 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。

时钟/日历的读/写周期

LK8563的串行I2C总线读/写周期有三种配置

石英晶体频率调整

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）。