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概述
調(diào)研大綱

1、不同產(chǎn)品類型實(shí)時時鐘芯片

實(shí)時時鐘芯片 (RTC 芯片) 是跟蹤當(dāng)前時間和日期的集成電路,通常計(jì)算秒、分鐘、小時、天、月和年,并帶有閏年補(bǔ)償。這些芯片提供 12 小時和 24 小時時間格式,帶有 AM/PM 顯示。實(shí)時時鐘芯片是一種低電流器件,可以在單個鋰電池上維持?jǐn)?shù)年。它依靠電池運(yùn)行,即使它與主電源斷開,也能持續(xù)跟蹤時間。盡管該術(shù)語通常指的是個人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器和嵌入式系統(tǒng)中的設(shè)備,但實(shí)時時鐘芯片幾乎存在于任何需要保持準(zhǔn)確時間的電子設(shè)備中。RTC IC 廣泛用于多種應(yīng)用,例如防盜報警系統(tǒng)、游戲設(shè)備、電子計(jì)量、樓宇門禁控制、工業(yè)應(yīng)用、銷售點(diǎn)終端以及各種垂直行業(yè)的眾多其他應(yīng)用。此外,RTC 經(jīng)常集成到其他設(shè)備中,例如汽車收音機(jī)中使用的寬帶通信芯片。

圖:2022年全球不同產(chǎn)品類型實(shí)時時鐘芯片銷量占比

2022年全球不同產(chǎn)品類型實(shí)時時鐘芯片銷量占比

SPI

SPI是一種常見的設(shè)備通用通信協(xié)議。在SPI設(shè)備中,設(shè)備分為主機(jī)與從機(jī)系統(tǒng)。主機(jī)是控制設(shè)備(通常是微控制器),而從機(jī)(通常是傳感器,顯示器或存儲芯片)從主機(jī)那獲取指令。一套SPI通訊共包含四種信號線:MOSI (Master Output/Slave Input) – 信號線,主機(jī)輸出,從機(jī)輸入。MISO (Master Input/Slave Output) – 信號線,主機(jī)輸入,從機(jī)輸出。SCLK (Clock) – 時鐘信號。SS/CS (Slave Select/Chip Select) – 片選信號。每個時鐘周期傳輸一位數(shù)據(jù),因此數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣热Q于時鐘信號的頻率。時鐘信號由于是主機(jī)配置生成的,因此SPI通信始終由主機(jī)啟動。設(shè)備共享時鐘信號的任何通信協(xié)議都稱為同步,而SPI正是一種同步通信協(xié)議。SPI通信協(xié)議具有一定的優(yōu)缺點(diǎn),其優(yōu)點(diǎn)是SPI通訊無起始位和停止位,因此數(shù)據(jù)可以連續(xù)流傳輸而不會中斷;沒有像I2C這樣的復(fù)雜的從站尋址系統(tǒng),數(shù)據(jù)傳輸速率比I2C更高(幾乎快兩倍)。獨(dú)立的MISO和MOSI線路,可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。其缺點(diǎn)是SPI使用四根線(I2C和UART使用兩根線),沒有信號接收成功的確認(rèn)(I2C擁有此功能),沒有容錯機(jī)制。

I2C

I2C總線是由Philips公司開發(fā)的一種簡單、雙向二線制同步串行總線,只需要兩根線即可傳送信息。它可以將多個從機(jī)連接到單個主機(jī)(如SPI那樣),也可以使用多個主機(jī)控制一個或多個從機(jī)。因此I2C的優(yōu)點(diǎn)是只需要兩根線就可以驅(qū)動十幾個設(shè)備。此外,I2C移植性比較好,不同的設(shè)備,只要符合該協(xié)議,都可以通過同樣的一組代碼來驅(qū)動。但是I2C也有一些明顯的缺點(diǎn),例如傳輸速率比較慢,以及若需實(shí)現(xiàn)雙向通訊,則需要另增加通訊口線。

2、不同應(yīng)用類型實(shí)時時鐘芯片

從不同應(yīng)用,實(shí)時時鐘芯片主要包括如下幾個方面

網(wǎng)絡(luò)

因?yàn)橹坝?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中各主機(jī)和服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時間基本處于無序的狀態(tài)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)向更高速及更復(fù)雜的方向發(fā)展時,在整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,時鐘架構(gòu)已成為關(guān)鍵的考慮之一。以Unix系統(tǒng)為例,時間的準(zhǔn)確性幾乎影響到所有的文件操作。 如果一臺機(jī)器時間不準(zhǔn)確,例如在從時間超前的機(jī)器上建立一個文件,用ls查看一下,以當(dāng)前時間減去所顯示的文件修改時間會得一個負(fù)值,這一問題對于網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)器是一場災(zāi)難,文件的可靠性將不復(fù)存在。因此,隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、網(wǎng)上應(yīng)用不斷擴(kuò)大,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與服務(wù)器數(shù)量不斷增加。高精度實(shí)時時鐘芯片在網(wǎng)絡(luò)上的重要性將會越來越明顯。

工控

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,工業(yè)控制中各種儀器儀表等許多方面(如時間、順序記錄、繼電保護(hù)、故障測距、電能計(jì)費(fèi)、實(shí)時信息和采集)都需要一個統(tǒng)一的高精度的時間基準(zhǔn)。因此,高精度實(shí)時時鐘芯片在工控上的重要性將會越來越明顯。

汽車

汽車是目前為止對通訊需求最復(fù)雜的終端產(chǎn)品,不僅因?yàn)榭梢杂凶銐虻捏w積、電力支撐,相比手機(jī),其寬容性可以支撐更高性能要求的通信指標(biāo);更高階的通信調(diào)制,也帶來對時鐘噪聲更苛刻的要求。這正好為RTC打開新增量。RTC作為汽車內(nèi)部多個系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能單元,可以在多個系統(tǒng)環(huán)節(jié)中用到,如中控、儀表、智能座艙、電池管理系統(tǒng)(BMS)等。其功能在于兩方面,一方面是作為喚醒源之一,可觸發(fā)BMS對自身工作模式的管理,比如休眠或運(yùn)行;另一方面是作為SoC電池管理算法的輸入條件,可用于定期對SoC進(jìn)行修正。此外,自動駕駛也需要高精度定位作為核心支撐,急需實(shí)時時鐘芯片大幅提升穩(wěn)定度。

通信

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)時代的到來,通信系統(tǒng)從集中式系統(tǒng)向分布式系統(tǒng)發(fā)展,在集中式系統(tǒng)中,所有進(jìn)程或模塊都從系統(tǒng)唯一的全局時鐘中獲取時間,系統(tǒng)內(nèi)任何兩個事件都有著明確的先后關(guān)系。系統(tǒng)中各時鐘的同步,需要對比各時鐘與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)時鐘的差值,以及對相對漂移做修正處理。因此,通信領(lǐng)域的發(fā)展,5G時代的到來急需高精度實(shí)時時鐘芯片做支撐。 

其他

實(shí)時時鐘芯片除了可以應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)、通信、工控、汽車等領(lǐng)域外,還可以應(yīng)用于消費(fèi)電子和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。例如,物聯(lián)網(wǎng)時代的到來,將會使接入設(shè)備數(shù)量的大爆炸,同樣還會帶來海量信息和數(shù)據(jù),接入設(shè)備的協(xié)同工作,海量數(shù)據(jù)信息的合理排序處理,這些都離不開精準(zhǔn)的時間戳。此外,物聯(lián)網(wǎng)接入終端一般需要周期性上報數(shù)據(jù)。因此,實(shí)時時鐘芯片在其他領(lǐng)域也將有廣泛的應(yīng)用。 

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