實(shí)例分析基于車(chē)載時(shí)鐘芯片如何實(shí)現顯示屏1s以?xún)葧r(shí)鐘誤差

　　在快節奏的現代社會(huì )，時(shí)間變得越來(lái)越寶貴。對于時(shí)鐘的電子設計，高精度且低功耗逐漸成為主流。筆者就有一個(gè)汽車(chē)顯示屏的時(shí)鐘顯示項目，要求時(shí)鐘一天的誤差控制在1s以?xún)?。要想達到此要求，則必須滿(mǎn)足晶振的頻率偏差PPM<1/60/60/24*1000*1000=11.574ppm。世強團隊明確了如此的高要求后，推薦我們采用EPSON的車(chē)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認證標準，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(xiàn)，方便我們把RA8900CE放置在MCU附近，大大降低了PCB布線(xiàn)難度。因此，其既滿(mǎn)足晶振要求又降低了PCB布線(xiàn)難度，可謂是一舉兩得。下面我圍繞項目研發(fā)設計過(guò)程中的關(guān)于RA8900CE使用情況及問(wèn)題解決做了詳細介紹。

　　問(wèn)題總攬

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

　　圖1：汽車(chē)顯示屏的時(shí)鐘顯示電路框圖

　　問(wèn)題分析及解決

　　樣品初次上電，DAB芯片無(wú)法和MCU正常通信。這是個(gè)富有挑戰的問(wèn)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：?jiǎn)?wèn)題分析

　　首先，要鎖定導致問(wèn)題的模塊。我們先確認DAB上電時(shí)序，如圖3所示，DAB芯片對上電時(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DVDDIO提前于VBAT上電，進(jìn)而導致DAB通信異常。導致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(mǎn)足?

　　我們設計的DAB電源如圖3所示，通過(guò)MCU控制5VSW和3.3VSW，保證5VSW提前與3.3VSW上電，理論設計完全滿(mǎn)足DAB上電時(shí)序要求。但是，為何實(shí)際情況和理論設計的情況相差甚遠?

　　圖3：DAB上電時(shí)序

　　通過(guò)測量電源時(shí)序，最終我們發(fā)現是由于追加的RA8900CE芯片，在初始上電階段導致電源串電，3.3VSW電源跟隨3.3VMEM提前上電，導致不符合DAB上電時(shí)序要求。RA8900CE的內部電路如圖4所示，為了防止3.3VSW沒(méi)電時(shí)，發(fā)生串電現象，我們設置RA8900的寄存器地址為：VDETOFF,SWOFF=(1.1)，這樣設置是保證RA8900CE內部VDD和VBAT之間的開(kāi)關(guān)永遠保持關(guān)斷狀態(tài)。但是機器第一次上電的時(shí)候，RA8900CE的寄存器為默認值，而我們的軟件只有在MCU起來(lái)后才可以設置RA8900CE的寄存器地址為：VDETOFF,SWOFF=(1.1)。這樣，就會(huì )導致有一段時(shí)間VBAT和VDD直連，導致3.3VSW電源跟隨3.3VMEM提前上電，進(jìn)而導致DAB和MCU通信異常。

　　圖4：RA8900CE的內部電路

　　知道了問(wèn)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(lái)就根本的解決了串電問(wèn)題，進(jìn)而保證了DAB的上電時(shí)序，解決了DAB和MCU無(wú)法通信的問(wèn)題。

　　問(wèn)題總結

　　簡(jiǎn)而言之，忽略了RA8900CE的寄存器設置條件，導致初始上電時(shí)DAB上電時(shí)序異常，最終導致DAB無(wú)法通信。雖然我們解決了此問(wèn)題，但是如果從設計源頭開(kāi)始就注意RA8900CE寄存器的設置條件，則會(huì )從根本上杜絕此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。電子設計容不得一點(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(lèi)似的問(wèn)題再次發(fā)生。

　　世強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(xiàn)代理EPSON旗下的晶體、晶振、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等芯片，在汽車(chē)車(chē)身、底盤(pán)、動(dòng)力系統、車(chē)載、ADAS、安全系統，以及新能源汽車(chē)上都能提供成熟的解決方案、Demo支持和技術(shù)服務(wù)等。

　　上述這樣的文章世強元件電商平臺有非常多，我們也歡迎有類(lèi)似內容的研發(fā)工程師前往世強元件電商平臺投稿。被采用的稿件都有報酬哦。