MCU芯片內(nèi)部RTC與外部RTC有何區(qū)別？應(yīng)該怎么選擇？

現(xiàn)在很多MCU內(nèi)部已經(jīng)集成了內(nèi)部RTC，但常見的設(shè)計(jì)中為何很多使用獨(dú)立的RTC芯片?進(jìn)行RTC設(shè)計(jì)選型的依據(jù)是什么?應(yīng)該如何選擇?

今天重點(diǎn)介紹一下在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該怎么選擇RTC功能的實(shí)現(xiàn)?真的要回答這個(gè)問題至少涉及到以下幾點(diǎn)：準(zhǔn)確性(RTC精度)、成本、功耗、實(shí)現(xiàn)難度、安全性等方面。

一：RTC精度

RTC的主要職責(zé)是提供準(zhǔn)確的時(shí)間基準(zhǔn)，計(jì)時(shí)不準(zhǔn)的RTC(不管內(nèi)部RTCor外部RTC)都毫無價(jià)值而言。

RTC的計(jì)時(shí)精度取決于晶振的選擇、晶振負(fù)載電容的選擇、電路設(shè)計(jì)、器件放置、阻抗控制、PCB走線規(guī)范、溫度補(bǔ)償?shù)榷鄠€(gè)方面，而不是RTC芯片本身(后面的文章會專門講解如何提高RTC的精度，歡迎持續(xù)關(guān)注)

內(nèi)部RTC和外部RTC相比較：內(nèi)部RTC更難達(dá)到更高的精度;原因如下：目前很多的RTC芯片已經(jīng)集成了溫度補(bǔ)償器，不需要為提高RTC精度而自行設(shè)計(jì)溫度補(bǔ)償;但內(nèi)置與MCU內(nèi)部的RTC大部分未設(shè)計(jì)溫度補(bǔ)償器;

單純從RTC精度的方面來考慮，更應(yīng)該選擇外部RTC;

二：成本

相對于價(jià)格昂貴的溫度補(bǔ)償振蕩器(±2~±5ppm)，內(nèi)部RTC±20ppm的精度在可接受范圍內(nèi)時(shí)(每天最多1.7s、一年大約10分鐘)，可以選擇內(nèi)部RTC。

使用內(nèi)部RTC不需要單獨(dú)的RTC芯片，有些芯片的內(nèi)部RCT經(jīng)過內(nèi)部的溫度補(bǔ)償、精度校準(zhǔn)等軟件操作也可以達(dá)到相對可以接受的計(jì)時(shí)精度。

毫無疑問，從降低成本的角度考慮，更應(yīng)該選擇內(nèi)部RTC;

三：功耗

以STM32和PCB8563的功耗來比較分析。STM32內(nèi)部RTC的功耗如下：

PCF8563芯片的內(nèi)部功耗如下：

由以上兩個(gè)圖片的功耗對比可知，使用相同的RTC供電電池的情況下，PCF8563可使用的時(shí)間更長，從低功耗的角度來看：應(yīng)該選擇外部RTC。

四：實(shí)現(xiàn)難度

從代碼實(shí)現(xiàn)難度的角度考慮，內(nèi)部RTC比較容易實(shí)現(xiàn)。仍然以STM32為例，現(xiàn)在STM32的底層封裝庫、cube代碼生成器等均可以產(chǎn)生內(nèi)置RTC的相關(guān)代碼，實(shí)現(xiàn)較簡單。外部RTC需要特定的串行協(xié)議(I2C或SPI)，并且需要將其特殊的格式轉(zhuǎn)換為可用格式。相對代碼的實(shí)現(xiàn)難度來說，外部RTC更不容易實(shí)現(xiàn)。

但是：從目前常用的RTC芯片來看，外部RTC也都會有各種單片機(jī)的參考例程，實(shí)現(xiàn)起來也較為簡單，代碼實(shí)現(xiàn)難度并不是制約芯片選型的重要參考點(diǎn)。

五：安全性

雖然內(nèi)部RTC占據(jù)了價(jià)格又是，單使用內(nèi)部RTC還有另一個(gè)缺點(diǎn)：當(dāng)代碼崩潰或MCU芯片損壞時(shí)，內(nèi)部RTC的時(shí)間會丟失，而使用帶外置電池的獨(dú)立RTC芯片可以在MCU代碼崩潰時(shí)仍然可以全天候運(yùn)行。從安全性的角度考慮，更應(yīng)該選擇外部RTC。

六：總結(jié)

通過以上準(zhǔn)確性(RTC精度)、成本、功耗、實(shí)現(xiàn)難度、安全性等各方面的比較來看，外部獨(dú)立RTC更勝一籌，所以現(xiàn)在常見的設(shè)計(jì)上更多的是使用外部獨(dú)立RTC。

審核編輯：湯梓紅