實(shí)例分析基于車載時(shí)鐘芯片如何實(shí)現(xiàn)顯示屏1s以內(nèi)時(shí)鐘誤差

在快節(jié)奏的現(xiàn)代社會(huì)，時(shí)間變得越來越寶貴。對(duì)于時(shí)鐘的電子設(shè)計(jì)，高精度且低功耗逐漸成為主流。筆者就有一個(gè)汽車顯示屏的時(shí)鐘顯示項(xiàng)目，要求時(shí)鐘一天的誤差控制在1s以內(nèi)。要想達(dá)到此要求，則必須滿足晶振的頻率偏差PPM《1/60/60/24*1000*1000=11.574ppm。世強(qiáng)團(tuán)隊(duì)明確了如此的高要求后，推薦我們采用EPSON的車載實(shí)時(shí)時(shí)鐘RA8900CE，并全程為提供技術(shù)支持服務(wù)，給我們的研發(fā)縮減了不少時(shí)間。

RA8900CE符合AEC-Q200認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，是一顆集成32.768KHz晶體單元的高精度DTCXO，全溫度范圍頻率偏差為5ppm，工作電流十分低，僅為0.7uA/3V（Typ.）。而且，RA8900CE支持高達(dá)400KHz的IIC通信，接口電壓支持2.5V~5.5V。最主要RA8900CE的封裝僅為2.5mm*3.2mm，小封裝有利于PCB走線，方便我們把RA8900CE放置在MCU附近，大大降低了PCB布線難度。因此，其既滿足晶振要求又降低了PCB布線難度，可謂是一舉兩得。下面我圍繞項(xiàng)目研發(fā)設(shè)計(jì)過程中的關(guān)于RA8900CE使用情況及問題解決做了詳細(xì)介紹。

問題總攬

增加RA8900CE芯片后，我們發(fā)現(xiàn)樣品初次上電后，DAB芯片無法和MCU正常通信。樣品的電路框圖如下圖所示：

圖1：汽車顯示屏的時(shí)鐘顯示電路框圖

問題分析及解決

樣品初次上電，DAB芯片無法和MCU正常通信。這是個(gè)富有挑戰(zhàn)的問題，為了探究原因，我們采用排除法的思考方式，分析如下：

圖2：問題分析

首先，要鎖定導(dǎo)致問題的模塊。我們先確認(rèn)DAB上電時(shí)序，如圖3所示，DAB芯片對(duì)上電時(shí)序有要求，即接口電源DVDDIO一定要在主電源VBAT之后上電?？墒?，我們測試后發(fā)現(xiàn)DVDDIO提前于VBAT上電，進(jìn)而導(dǎo)致DAB通信異常。導(dǎo)致DAB通信異常的原因找到了，但是，究竟為何上電時(shí)序會(huì)不滿足？

我們?cè)O(shè)計(jì)的DAB電源如圖3所示，通過MCU控制5VSW和3.3VSW，保證5VSW提前與3.3VSW上電，理論設(shè)計(jì)完全滿足DAB上電時(shí)序要求。但是，為何實(shí)際情況和理論設(shè)計(jì)的情況相差甚遠(yuǎn)？

圖3：DAB上電時(shí)序

通過測量電源時(shí)序，最終我們發(fā)現(xiàn)是由于追加的RA8900CE芯片，在初始上電階段導(dǎo)致電源串電，3.3VSW電源跟隨3.3VMEM提前上電，導(dǎo)致不符合DAB上電時(shí)序要求。RA8900CE的內(nèi)部電路如圖4所示，為了防止3.3VSW沒電時(shí)，發(fā)生串電現(xiàn)象，我們?cè)O(shè)置RA8900的寄存器地址為：VDETOFF，SWOFF=（1.1），這樣設(shè)置是保證RA8900CE內(nèi)部VDD和VBAT之間的開關(guān)永遠(yuǎn)保持關(guān)斷狀態(tài)。但是機(jī)器第一次上電的時(shí)候，RA8900CE的寄存器為默認(rèn)值，而我們的軟件只有在MCU起來后才可以設(shè)置RA8900CE的寄存器地址為：VDETOFF，SWOFF=（1.1）。這樣，就會(huì)導(dǎo)致有一段時(shí)間VBAT和VDD直連，導(dǎo)致3.3VSW電源跟隨3.3VMEM提前上電，進(jìn)而導(dǎo)致DAB和MCU通信異常。

圖4：RA8900CE的內(nèi)部電路

知道了問題的根本原因，找到解決方案就變得很容易。由于RA8900CE工作時(shí)VDD電源消耗的最大電流是1.45uA，電流消耗非常小，因此我們決定采用VDD和VBAT共用一個(gè)電源的方案，即都使用3.3VMEM電源。如此一來就根本的解決了串電問題，進(jìn)而保證了DAB的上電時(shí)序，解決了DAB和MCU無法通信的問題。

問題總結(jié)

簡而言之，忽略了RA8900CE的寄存器設(shè)置條件，導(dǎo)致初始上電時(shí)DAB上電時(shí)序異常，最終導(dǎo)致DAB無法通信。雖然我們解決了此問題，但是如果從設(shè)計(jì)源頭開始就注意RA8900CE寄存器的設(shè)置條件，則會(huì)從根本上杜絕此類問題的發(fā)生。電子設(shè)計(jì)容不得一點(diǎn)馬虎，常常差之毫厘謬以千里，希望我的經(jīng)歷能給使用RA8900CE芯片的小伙伴們提供幫助，防微杜漸，不要讓類似的問題再次發(fā)生。

世強(qiáng)作為全球最大的晶體時(shí)鐘產(chǎn)品提供商EPSON官方指定代理商，全線代理EPSON旗下的晶體、晶振、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等芯片，在汽車車身、底盤、動(dòng)力系統(tǒng)、車載、ADAS、安全系統(tǒng)，以及新能源汽車上都能提供成熟的解決方案、Demo支持和技術(shù)服務(wù)等。

作者：Ivan wu