關鍵詞：X1288；I2C總線接口；電子電能表

１ 引言

　　Ｘ１２８８是美國Ｘｉｃｏｒ公司生產的一種集Ｅ２ＰＲＯＭ、實時時鐘、日歷、ＣＰＵ監控和兩路報警于一體的多功能集成電路芯片。Ｘ１２８８的時鐘采用一種價格低廉的３２．７６８ｋＨｚ晶振，具有百分秒、秒、分、時、日、月、年及星期信息，并可設定兩個報警時間，其時鐘和報警寄存器的雙通道結構使得它能在讀寫數據時仍保持時鐘的準確性。此外，Ｘ１２８８還可提供３２ｋ字節的Ｅ２ＰＲＯＭ陣列，并具有電源和ＣＰＵ監控功能。

　　Ｘ１２８８串行芯片一般采用Ｉ２Ｃ總線來實現與主控制器的數據交換。Ｉ２Ｃ是由Ｐｈｉｌｉｐｓ公司開發的一種用于內部ＩＣ控制的雙向二線串行總線，通過該總線可很好地解決現代電子系統中眾多ＩＣ之間，及ＩＣ與外界的通信需要，并可大大簡化電路設計，提高硬件電路的工作效率。

２ Ｘ１２８８的引腳定義

　　Ｘ１２８８芯片具有１６腳ＳＯＩＣ或１４腳ＴＳＳＯＰ小體積封裝形式。圖１為１４腳ＴＳＳＯＰ封裝的引腳示意圖，各引腳的定義如下：

　　Ｘ１、Ｘ２：這兩個引腳可分別用作片內振蕩器的反相放大器的輸入和輸出端。應用時需外接一個３２．７６８ｋＨｚ的石英晶體，其作用是為系統時鐘／振蕩器提供時間基準。

　　ＲＥＳＥＴ：復位信號輸出端。當看門狗超時或電壓跌落到固定的ＶＴＲＩＰ門限時，此引腳將向主處理器發送一個低電平有效的漏極開路輸出信號，以使電路系統快速復位。

　　ＳＤＡ：串行數據端，為漏極開路輸出的雙向引腳，用于數據的輸入輸出。實際應用時需接上拉電阻，并應與其它漏極或集電極開路輸出端線相或。該端的輸入緩沖器總是處于激活狀態，輸出電路可通過一個斜率控制的下拉控制輸出信號的下降時間。設計時通常把電路設計成４００ｋＨｚ的二線接口。

　　ＳＣＬ：串行時鐘端口。

　　ＰＨＺ／ＩＲＱ：可編程頻率／中斷輸出端。當編程為頻率輸出時，該端接到內部振蕩器的輸出腳，以輸出頻率為３２．７６８ｋＨｚ、４０９６Ｈｚ或１Ｈｚ的信號，也可以無信號輸出。當編程為中斷輸出時，該端可在報警發生時激活，以向主機請求中斷。

　　ＶＢＡＣＫ：備用電源輸入端。當ＶＣＣ小于ＶＢＡＣＫ－０．２Ｖ時，電源控制電路將切換至ＶＢＡＣＫ供電；而當ＶＣＣ超過ＶＢＡＣＫ時，又會自動切回ＶＣＣ供電方式，圖２所示是其電源控制過程示意圖。

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３　Ｘ１２８８的主要寄存器及其功能

　　Ｘ１２２８中的時鐘／控制寄存器（ＣＣＲ）位于從Ｅ２ＰＲＯＭ陣列中分離出來的一個區域，地址位于[０００]０ｈ～[００３]Ｆｈ之間。ＣＣＲ一般被分成５段，可分別用于狀態寄存器（１字節）、實時時鐘（８字節）、控制寄存器（４字節）、報警寄存器１和報警寄存器０（各８字節）。

３.１ 狀態寄存器（ＳＲ）

　　狀態寄存器是易失性的，其地址是００３Ｆｈ。表１所列是其命令格式，各命令字的具體含義如下：

　　表1 狀態寄存器（SR）

　　ＢＡＴ：后備電源標志位。當ＢＡＴ為“１”時，表明器件在使用后備電源。

　　ＡＬ１、ＡＬ０：報警選擇位。Ｘ１２８８中有兩個報警寄存器，若其中的某一報警時間與實時時鐘相同時，相應的ＡＬ１或ＡＬ０位將變為“１”；當讀取ＳＲ的值后，該位又變為“０”。

　　ＲＷＥＬ：時鐘／控制寄存器（ＣＣＲ）寫入控制位。對ＣＣＲ進行寫操作時，必須先使該位為“１”。

　　ＷＥＬ：ＣＣＲ和Ｅ２ＰＲＯＭ的寫入控制位。在對ＣＣＲ和Ｅ２ＰＲＯＭ進行寫操作時，必須先使該位為“１”。同理，如果要寫入時鐘和控制寄存器，也必須先寫“０２ｈ”至ＳＲ（使ＲＷＥＬ為“１”），再寫“０６ｈ” （使ＷＥＬ為“１”）。

　　ＲＴＣＦ：掉電標志位。當全部電源（包括ＶＣＣ和ＶＢＡＣＫ）失效后，該位變為 “１”；而在系統再次上電后，如果要對ＲＴＣ進行第一次有效寫操作，則應首先將使該位為“０”。

　　需要說明的是，雖然ＳＲ中的第３、４位沒有使用，但這些位必須置“０”。

３.２ 實時時鐘（ＲＴＣ）

　　實時時鐘寄存器的地址００３０ｈ～００３７ｈ分別對應秒、分、時、日、月、年、星期和百分秒，并采用ＢＣＤ碼表示。通過啟動一條讀命令并確定相應的地址，即可讀取時間信息。因為時鐘是連續運行的，而每次讀操作都需要一定的時間，這就有可能在讀操作過程中使時間發生改變。本器件是由讀命令將時間鎖存在分立的鎖存器中，因而可以避免讀操作過程中時間發生變化。當一次讀出并不是由讀操作引起時，系統將發出報警。

　　可以通過向ＲＴＣ寄存器中寫入數據來設定時間和日期。通過一次不完全連續的寫操作可避免改變當前時間，在ＲＴＣ數據輸入字節之前的ＡＣＫ位時，時鐘的下降沿會將當前的時間值裝載到分立的緩沖器中，以使時鐘繼續運行。而此時新的串行輸入數據將取代緩沖器的值。當有效的寫操作結束后，系統產生停止位時，這個新值才被裝載到ＲＴＣ寄存器中。向ＲＴＣ寫入單個字節并不對其它字節的數據產生影響。

　　當Ｘ１２８８在ＶＣＣ和ＶＢＡＣＫ都失效以后，即使再次上電后，其時鐘也將停止增加，直到在時鐘寄存器中進行至少一個字節的寫操作以后。

　　讀出和設定時鐘應注意：百分秒寄存器（ＳＳＥＣ）是只讀的；小時寄存器（ＨＲ）中的ＭＩＬ位是１２／２４時制選擇位“１”為２４時制，“０”為１２時制，Ｈ２１位是ＡＭ／ＰＭ標志位“１”代表ＰＭ，“０”代表ＡＭ；星期中的七天只用三位（ＤＹ０～２）來計數，其值在０～６之間循環，數字所代表星期中的哪一天可由設計者決定，缺省值為０。

３.３ 控制寄存器

　　表２所示是４個控制寄存器的命令字列表，其中的ＤＴＲ是數字化微調寄存器，它的作用是調整每秒的計數值和ｐｐｍ誤差，以便在長時間內獲得更好的計時精度。ＤＴＲ２是符號位，“１”為正補償，“０”為負補償；ＤＴＲ１、ＤＴＲ０可分別提供１０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ的補償。由ＤＴＲ０～ＤＴＲ２三位可表示－３０ｐｐｍ～＋３０ｐｐｍ的補償范圍。

　　表2 控制寄存器

　　ＡＴＲ寄存器用來微調Ｘ１和Ｘ２之間的片內負載電容，其范圍從＋１１６ｐｐｍ～－３７ｐｐｍ，具體電容值的大小可由下式計算：

　　ＣＡＲＴ＝[（ＡＴＲ的十進制值）