Epson即時時鐘模組「次秒」Sub-Second功能與應用
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,

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。

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。

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。

圖3 32768Hz MCU的系統時脈
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 SatelliteSystem)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
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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