Epson 技術介紹
AN0024(Apr,2022)
文: 王建斌，任職於台灣愛普生科技股份有限公司 電子零件事業部。
Epson 即時時鐘模組「次秒」
Sub-Second 功能與應用
【概述】
RTC 即時時鐘模組通常用來運算或管理時間日曆、計時器等系統重要資訊。某些 Epson RTC 即 時時鐘模組可以透過使用將 32,768 Hz 除頻後，用來管理控制次秒(sub Seconed)功能。 本文將描述 RTC 即時時鐘模組，三個相關具體應用。下表一為 Epson RTC 主流機種和功能，
【FOUT-頻率輸出功能應用】
圖一，描述了 Epson RA8000CE RTC 其內部的除頻電路，它的頻率從內建基頻 32,768Hz 音叉型 石英晶體元為基礎，件提供了多種選擇。RTC 的 FOUT 引腳具有頻率輸出。
RA8000CE 可以分別依設定，選擇是否需要輸出 32,768Hz, 1,024Hz 和 1Hz 的頻率給電路系統。
RA8000CE 可以分別依設定，選擇是否需要輸出 32,768Hz, 1,024Hz 和 1Hz 的頻率給電路系統。
圖一. RA8000CE 內部除頻電路圖
圖二，RTC 低頻頻率信號輸出與 A/DC 搭配應用。
例如，一些低速頻率，例如:1,024Hz 和 32,768Hz，常被使用在低速的 A/DC，可透過 Epson RTC FOUT 引腳提供相關頻率給 A/DC 用以取樣頻率。另過，另有多款 Epson RTC 即時時鐘模組可以 提供 4,096Hz 時脈輸出。
例如，一些低速頻率，例如:1,024Hz 和 32,768Hz，常被使用在低速的 A/DC，可透過 Epson RTC FOUT 引腳提供相關頻率給 A/DC 用以取樣頻率。另過，另有多款 Epson RTC 即時時鐘模組可以 提供 4,096Hz 時脈輸出。
圖二. RTC 與 A/DC 搭配應用
圖三，32,768Hz 用予 MCU (Micro Controller Unit)內部計時器，亦或系統運作參考時脈。
因此，客戶的 MCU 不需要 32,768Hz 的石英晶體，用予內部的低頻振盪電路，可直接使用 Epson RTC FOUT 引腳，輸出 32,768Hz 時脈給 MCU 便可。
因此，客戶的 MCU 不需要 32,768Hz 的石英晶體，用予內部的低頻振盪電路，可直接使用 Epson RTC FOUT 引腳，輸出 32,768Hz 時脈給 MCU 便可。
【次秒 Sub Second 相關應用範例】
在影片圖像儲存應用中，通常透過時間戳記記錄在每個圖框幀數(frame)，具有時間戳記圖框資料 將用於計算和判斷各幀圖框資料在影片播放時、幀數順序的判斷。但有些應用在各別系統應用限 制下，導致無法從 MPEG(Moving Picture Experts Group)或 H.264 檔案格式中獲取時間戳記，在這種情況下，具備次秒(Sub second)時間資料計錄，將從每一個幀數中來取得。
圖四，表示 RTC 即時時鐘模組(RX-8803SA/LC)位影像錄製提供了次秒等級時間數據，透過 MCU 將所需要的次秒時間記錄由 RTC 即時時鐘模組發中讀取後，記錄在每一幀圖框資料中，RTC 模組 提供的時間戳記中，包含了日期和次秒(1/100)資料。
具次秒解析度的時間戳記資料，讓系統可以正確播放影像畫面，並可判斷每幀圖框正確順序。 RX8901CE、RX4901CE、RA8000CE 和 RA4000CE，這些機種可以甚至可以支援 1/512 和 1/1,024 的次秒時間數據解析度。
圖四. RX-8803SA/LC 1/100 次秒影像圖框幀數
使用 1/100 秒的時間戳記，將可以正確無誤查看影像播放品質，使用者也可以判斷每幀的順 序，請參考圖五.
圖五. 具備 1/100 秒時間戳記可正確播放影像
圖六. 將裝置於不同位置的各相機，如相機 A 和 B，透過 GNSS(Global Navigation Satellite System)時間同步後，讓各相機以 1/100 秒的時間數據解析度同步紀錄同一位滑雪者，且相機 A 和 B 用同樣的秒數獲取幀數順序，因此，編輯者可依用兩個不同位置的相機中的同步次秒時間記錄來分析或剪輯滑雪者影像畫面。
圖六. 相機 A 和 B 用獨立的 1/100 秒捕抓畫面
【次秒 Sub Second，時間戳記應用】
透過結合愛普生 RTC 即時時鐘模組、MCU 和 FPGA(Field Programmalbe Gate Array)系統，使用 者可以管理紀錄時間戳記的事件時間，例如:停電或者系統故障等。RX8111CE, RX4111CE 可提 供時間資料，從年到秒級別來記錄時間，另外，RA8000CE 和 RA4000CE 日期時間資料中，更可以支援包含次秒 sub second 等級時間記錄。
圖七，表示 RA8000CE 時間戳記的功能方塊圖，它可提供 BCD(Binary Coded Decimal)碼或二進 制資料格式。
圖七. RA8000CE 時間戳記功能方塊圖
許多電腦系統可以透過使用 MCU 和 FPGA 來管理 sub second 級的時間戳記，結合 MCU、FPGA 和 RA8000CE，管理者可以在事件發生時透過將時間戳記資料存儲到 RTC 即時時鐘模組 來進行備份操作， 因此，即使在停電期間，使用者也可以辨識時間戳記的紀錄，除了標準的 BCD 格式外，使用者亦可使用二進制，請參考圖八。
圖八. MCU 和 FPAG 系統備份 RA8000CE 時間戳記
附錄: 以下為愛普生主要 RTC 即時時鐘模組產品資訊，供您參考 具有次秒(sub second)等級時間記錄(ex. 1/100 秒)機種
RX-8803SA, RX-8803LC, RX8901CE, RX4901CE, RA8000CE, RA4000CE
更多有關 Epson 即時時鐘模組產品和影片說明資訊，請參考，
https://www5.epsondevice.com/en/information/#rtc
https://www5.epsondevice.com/en/information/technical_info/rtc/
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