一种温控RTC的数字频率校正方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及频率校正方法，公开了一种温控RTC的数字频率校正方法和系统。根据校正精度要求来确定一个校准周期长度；根据目标频率和基准频率推算出理论分频系数；测量并推算出所有温度点下的原始频率误差值及对应的频率校正码值，生成温度‑频率校正码表并存储；实际运行时根据温度值索引查得一个频率校正码值及其正负状态，实现在一特定时间段内，采用在理论分频系数基础上增加1或者减少1而得到的校正分频系数对原始频率进行分频，获得校正后频率；本发明专利技术通过查找温度‑频率校正码表，结合数字逻辑控制电路，计算得到在两个时段内的不同校正分频系数；整个校正过程简单，数字逻辑控制电路占用资源少，易于在芯片内部实现，并节约芯片成本。

【技术实现步骤摘要】
一种温控RTC的数字频率校正方法和系统
本专利技术涉及频率校正方法，尤其涉及了一种温控RTC的数字频率校正方法和系统。
技术介绍
目前越来越多的嵌入式应用中使用实时时钟RTC，比如智能电表应用要求RTC误差小于5分钟/年，折合约为5ppm。最典型的RTC时钟信号都是采用32.768KHz音叉晶振实现振荡器电路。但这种晶振在-40~85度范围内的频率偏差大致呈一个二次曲线形状，在高温段和低温段的最大误差可达150ppm左右，约每年误差1.3小时，远远不能满足比如智能电表等应用精度的需求。因此，必须要对此类RTC时钟信号进行温度补偿和校正，而且最好在RTC芯片内部就实现校正，以节省嵌入式产品整机系统MCU的资源。对于内置晶振的RTC时钟芯片的温度补偿技术，主要存在以下两类现有技术方案：第一种可称为“模拟电路校正法”：首先测量芯片内部温度（非常接近晶振体的环境温度），根据温度值采用逐次逼近等方式查找一个内置的校正参数二维表格，得到一个调节码（TrimCode）。用该码值去改变晶体振荡电路的某处控制电压或者晶振负载电容，以校正输出频率至目标频率。这种通过调节晶体振荡器电路中一个或者几个器件参数值来改变频率的方法，通常电路相对复杂，且很难实现高精度，尤其是在调节晶振负载电容至最小值附近时，频率对电容值改变的敏感度急剧增加，可控精度降低，而且可能导致晶体振荡器电路不稳定，抗干扰能力显著降低。第二种可称为“数字频率校正法”：该方法能克服“模拟电路校正法”的大部分固有缺陷，不需要调节内部电压或者晶振体负载电容，避免了电路和频率的稳定性问题，增强了振荡器电路的抗干扰能力。这种“数字频率校正法”通常是在不同温度下，从内置的“温度-校正TrimCode”表格中查得TrimCode，来改变分频系数或者增加/减少一部分原始时钟的脉冲计数个数，使得校正后的频率信号在一个校准周期（比如在1秒内、10秒内、30秒等）内准确，但并不需要确保在每一个校正后频率的单个时钟周期内准确。现已有多种类型的“数字频率校正方法”，但是大多数的过程描述和电路实现上都比较复杂，尤其是在芯片内部实现该控制逻辑算法时需要占用较多的硬件资源和面积成本。例如专利标题：逐次逼近型温度频率校正方法和装置，申请号：CN200810043842.X，申请日：2008-10-15的专利技术专利申请中记载一种“模拟电路校正法”：根据温度值采用逐次逼近的方法计算得到频率校准字，并输出给一个类似“压控振荡器”的锁频合成单元实现对频率的校准。不过这样的“压控振荡器”的锁频合成单元比分频器电路复杂很多，功耗和面积也较大。例如专利标题：一种频率校准方法及装置、存储介质，申请号：CN201910550847.X，申请日：2019-06-24的专利中记载了一种模拟频率校正方法：根据温度值和对应的频率补偿公式计算频率补偿值，再转换成相应的模拟电压，并加到晶体振荡器的频率控制器件上。例如专利标题：一种快速优化自动频率校准电路，申请号：CN201320284194.3，申请日：2013-05-23的专利中记载了一种模拟频率校正方法：利用锁相环原理，快速得到电容阵列的调节值，优点是提高了校正系统的速度，但这仅针对整体系统的校正方法，并不是集成在芯片内的校准方法。例如专利标题：一种芯片内部时钟源的时钟频率校准方法，申请号：CN201910546192.9，申请日：2019-06-21的专利中记载了一种模拟频率校正方法：将芯片内部频率输出并与外部标准频率相比较，逐次调整调节码值以逼近标准频率。该方法并未涉及芯片内部频率温漂误差的校正。例如专利标题：改进的频率校正方法和装置，申请号：CN201110377740.3，申请日：2011-11-24的专利技术专利申请中记载一种数字频率校正方法：它也利用了分频系数，但是由于该方法需要针对分频系数的余数作特殊处理，其控制和调节过程比较复杂，在芯片内部实现时需要不少的数字电路单元。现有技术中通过模拟频率校正方法进行频率的校正其设计复杂，尤其是在芯片内部实现控制逻辑算法时，其占用的硬件资源多，面积成本高。现有的数字频率校正方法复杂。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中通过模拟的方法进行频率的校正其设计复杂，尤其是在芯片内部实现控制逻辑算法时，其占用的硬件资源多，面积成本高的缺点，提出了一种温控RTC的数字频率校正方法和系统。一种温控RTC的数字频率校正方法，包括如下步骤，获得校正周期Tcor，依据校正精度计算校正周期Tcor；公式1公式1中，Fosc为原始频率，Egoal为频率校正精度要求；获得理论分频系数DivCode，依据目标频率和基准频率计算理论分频系数；公式2公式2中，Fref为基准频率，Fgoal为目标频率；获取频率校正码，依据在数个温度点下测得的原始频率Fosc与基准频率Fref的误差Err，拟合原始频率误差的温漂特性表达式公式3，从而推算所有温度点下原始频率误差值对应的频率校正码，并存储为温度-频率校正码表；公式3公式3中，Temp为对应的温度值，c为常数，Ki为拟合系数，i为大于等于1的整数，N为大于等于2的整数，根据类型振荡器的温度频率特性确定；获得校正分频系数，依据频率校正码和理论分频系数获取校正分频系数；获得校正后频率，根据频率校正码，在每一个校正周期的一段时间T1内使用校正分频系数，而其余时间内使用理论分频系数，对原始频率信号作分频处理而获取校正后频率。作为优选，根据频率校正码的正负，在理论分频系数加1或减1获取校正分频系数。作为优选，数字频率校正控制算法具体为，依据温度-频率校正码表获取校正码值Nx，公式4当Nx>0，则表明原始频率偏快，需要在一个校正周期T内的获取目标频率Fgoal过程中，前Nx个Fgoal时钟周期T1内使用DivCode+1为校正分频系数对原始频率Fosc分频，在其余时间T-T1内使用DivCode为校正分频系数，其中：；当Nx<0，则表明原始频率偏慢，需要在一个校正周期T内的获取目标频率Fgoal过程中，前（-Nx）个Fgoal时钟周期T1内使用DivCode-1为校正分频系数对原始频率Fosc分频，在其余时间T-T1内使用DivCode为校正分频系数，其中：；当Nx=0，无需校正，直接采用理论分频系数DivCode为校正分频系数对原始频率Fosc分频。作为优选，温度-频率校正码表以二维表的形式放在存储单元内，第一列为温度值，第二列为根据拟合公式而推算得到的对应温度点下的频率校正值，可直接通过实时测温值来索引查得对应的频率校正码。作为优选，温度-频率校正码表的步长为0.1~1度，不同的步长设置，温度-频率校正码表占用的存储空间不同。也可以在最高温和最低温段使用较小的温度步长，以提升该范围内的频率校正精度。一种温控RTC的数字频率校正系统，包括晶体振荡器电路单元，分频器电路单元、测温电路单元、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温控RTC的数字频率校正方法，其特征在于，包括如下步骤，/n获得校正周期Tcor，依据校正精度计算校正周期Tcor；/n

【技术特征摘要】
1.一种温控RTC的数字频率校正方法，其特征在于，包括如下步骤，
获得校正周期Tcor，依据校正精度计算校正周期Tcor；

公式1
公式1中，Fosc为原始频率，Egoal为频率校正精度要求；
获得理论分频系数DivCode，依据目标频率和基准频率计算理论分频系数；

公式2
公式2中，Fref为基准频率，Fgoal为目标频率；
获取频率校正码，依据在数个温度点下测得的原始频率Fosc与基准频率Fref的误差Err，拟合原始频率误差的温漂特性表达式公式3，从而推算所有温度点下原始频率误差值Err对应的频率校正码公式4，并存储为温度-频率校正码表；

公式3
公式3中，Temp为对应的温度值；c为常数，Ki为拟合系数，i为大于等于1的整数；N为大于等于2的整数，根据类型振荡器的温度频率特性确定；

公式4
公式4中，Tcor为校正周期；
获得校正分频系数，依据频率校正码和理论分频系数获取校正分频系数；
获得校正后频率，根据频率校正码，在每一个校正周期的一段时间T1内使用校正分频系数，而其余时间内使用理论分频系数，对原始频率信号作分频处理而获取校正后频率。


2.根据权利要求1所述的一种温控RTC的数字频率校正方法，其特征在于，根据频率校正码的正负，在理论分频系数加1或减1获取校正分频系数。


3.根据权利要求1所述的一种温控RTC的数字频率校正方法，其特征在于，数字频率校正控制算法具体为，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵双龙，
申请(专利权)人：杭州晶华微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33