(二):定时器和计数器的区别;时钟和晶振的区别、RTC实时时钟;MPU、MCU、SOC区别;电源符号:VCC、VDD、VSS、VEE、VPP、VBAT
硬件的区别
- (一)定时器和计数器的区别
- (二)时钟和晶振的区别
- (1)时钟发生器
- (2)时钟信号
- (3)时钟和晶振的区别
- (三)RTC-实时时钟
- 实时时钟RTC(Real_Time Clock)
- RTC的晶振
- 时钟误差
- (四)电源符号:VCC、VDD、VSS、VEE、VPP、VBAT
- (五)MPU、MCU、SOC区别
(一)定时器和计数器的区别
(1)定时器是一种工作在计数模式下,只计数固定周期脉冲的计数器;由于脉冲周期固定,由计数的值可以计算出时间,所以定时器有定时功能。
(2)定时和计数只是触发来源不同(触发源:时钟信号和外部脉冲),其他方面是一样的。单片机里的寄存器可以看成每一个的电子开关,用来切换不同的功能、信号。
(二)时钟和晶振的区别
(1)时钟发生器
时钟发生器是用来产生时钟信号的器件。
时钟发生器的基本构造:
锁相环(Phase Locked Loop :PLL)是时钟发生器的核心技术,现代的时钟发生器只需由石英晶体提供一个基准频率,并利用一个以上的PLL,搭配不同比例的除频电路,来产生各种频率的时钟输出,取代传统系统中的多个石英晶体。
(2)时钟信号
时钟信号有固定的时钟频率,时钟频率是时钟周期的倒数。在电子和尤其是信号的同步数字电路,时钟信号是信号的一种特殊信号振荡之间的高和低的状态,信号的利用像一个节拍器协调行动的数字电路,数字时钟信号基本上是方波电压。
(3)时钟和晶振的区别
不同:时钟是一个脉冲信号,晶振是构成振荡器的元器件,振荡器的输出可以有很多用途,其中之一就是生成时钟脉冲信号。
一般PC都有独立的时钟产生器芯片,而单片机内部运作所需要的各种时钟脉冲都是单片机内部的时钟产生电路提供,也就是时钟产生器是整合在单片机内部的。
一旦晶振封装于芯片内部, 输出的频率也固定了,内部时钟想再更换频率的话,基本也是不可能的了。而放在外面的外部时钟, 就可以自由的通过更换晶振来给芯片提供不同的频率。
有人说,芯片内部有 PLL,管它晶振频率是多少,用 PLL 倍频/分频不就可以了,那么这又回到成本的问题上来了,100M 的晶振集成到芯片里, 但我用不了那么高的频率,我只想用 10M 的频率, 那我为何要去买你集成了 100M 晶振的芯片呢, 又贵又浪费。
再者,芯片和晶振的材料是不同的,芯片 (集成电路) 的材料是硅,而晶体则是石英 (二氧化硅),没法做在一起,但是可以封装在一起,目前已经可以实现了,但是成本就比较高了。
我们通常所说的 “片内时钟”, 实际上片内根本没有晶振,而是RC 振荡电路。
单片机不一定要晶振,因为很多单片机并不需要石英晶体这种数十 ppm 的精确度,而只需要 1~2% 上下精确度就可以,因此可以使用RCRC 振荡电路。现代很多单片机都有内建这样准确度的 RC 振荡电路,俗称内振,因此晶振并非芯片必须的,有的场合用内振就够。但是有时需要另搭配晶振给实时时钟,以保持时间准确。
(三)RTC-实时时钟
实时时钟RTC(Real_Time Clock)
RTC 是集成电路,通常称为时钟芯片。实时时钟芯片是日常生活中应用最为广泛的消费类电子产品之一。它为人们提供精确的实时时间,或者为电子系统提供精确的时间基准,目前实时时钟芯片大多采用精度较高的晶体振荡器作为时钟源。有些时钟芯片为了在主电源掉电时,还可以工作,需要外加电池供电。
- 硬件结构:晶振
晶振一般叫做晶体谐振器,是一种电子器件,晶振是石英振荡器的简称,英文名为Crystal。是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。 - 晶振的作用:提供基准频率
RTC的晶振
任何实时时钟的核心都是晶振,晶振频率为32768 Hz 。它为分频计数器提供精确的与低功耗的实基信号。它可以用于产生秒、分、时、日等信息。为了确保时钟长期的准确性,晶振必须正常工作,不能够收到干扰。
- RTC的晶振又分为:外部晶振和内置晶振。
- RTC的晶振频率为什么是32768Hz?
① RTC时间是以振荡频率来计算的。故它不是一个时间器而是一个计数器。而一般的计数器都是2个字节16位的。又因为时间的准确性很重要,故震荡次数越低,时间的准确性越低。所以震荡次数必定是个高次数。即2^15 + 1 = 32768HZ 。
② 32768 Hz 经过 2^15 次后为1Hz,周期T = 1s。
③ 经过工程师的经验总结32768 Hz,时钟最准确。
④ 规范和统一。
时钟误差
实时时钟芯片的时间误差主要来源于时钟芯片中晶振的频率误差,而晶振的频率误差主要是由于温度变化引起的。所以把温度对晶振谐振频率所产生的误差进行有效的补偿,是提高时钟精度的关键。
石英晶体谐振频率误差补偿方法,是在晶振谐振频率随着温度的变化存在误差已知的基础上,对产生1Hz频率的分频计数器进行精确补偿的方法。
(四)电源符号:VCC、VDD、VSS、VEE、VPP、VBAT
1、电路设计以及电器原理图中,经常碰见电源符号:VCC、VDD、VSS、VEE、VPP、VBAT
- VCC:C=circuit-电路,接入电路的电压或双极器件电源电压,常指外部模拟电源( + )
- VDD:D=device-器件,器件内部的工作电压或单极器件工作电压,常指芯片内部的工作电压( + )(通常Vcc>Vdd)
- VSS:S=series-公共连接,通常指公共接地端电压或电源负极( - )
- VEE:负电压供电( - ),场效应管的源极( S )
- VPP:编程或擦除电压
- VBAT:当使用电池或其他电源连接到VBAT脚上时,当VDD 断电时,可以保存备份寄存器的内容和维持RTC的功能。如果应用中没有使用外部电池,VBAT引脚应接到VDD引脚上。
注:
1)一般来说VCC = 模拟电源,VDD = 数字电源,VSS = 数字地,VEE = 负电源
对于数字电路来说,VCC是电路的供电电压,VDD是芯片的工作电压(通常Vcc>Vdd),VSS是接地点。
eg:对于ARM单片机来说,其供电电压VCC一般为5V,一般经过稳压模块将其转换为单片机工作电压VDD = 3.3V2)有些IC既有VDD引脚又有VCC引脚,说明这种器件自身带有电压转换功能。
3)在场效应管(或COMS器件)中,VDD为漏极,VSS为源极,VDD和VSS指的是元件引脚,而不表示供电电压。
(五)MPU、MCU、SOC区别
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