JP2003270369A - リアルタイムクロックの時刻補正方法及び時刻補正装置 - Google Patents

リアルタイムクロックの時刻補正方法及び時刻補正装置

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JP2003270369A
JP2003270369A JP2002077722A JP2002077722A JP2003270369A JP 2003270369 A JP2003270369 A JP 2003270369A JP 2002077722 A JP2002077722 A JP 2002077722A JP 2002077722 A JP2002077722 A JP 2002077722A JP 2003270369 A JP2003270369 A JP 2003270369A
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time
real
clock
time clock
vibration source
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Seita Nashimoto
清太 梨本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度のリアルタイムクロックを低コストで
実現する。 【解決手段】 誤差補正機能付きRTC2はリアルタイ
ムクロックを生成する。AT水晶振動子3は使用温度範
囲内で音叉型水晶振動子1より平坦な温度特性を有す
る。カウンタ4は、AT水晶振動子3の発振を初期時の
み入力される基準クロックを計時の源としてカウントす
る。メモリ5はカウント値を記憶する。実使用時、カウ
ンタ4は、AT水晶振動子3の発振をリアルタイムクロ
ックを計時の源としてカウントする。CPU6は、実使
用時のカウント値とメモリ5のカウント値との差分から
リアルタイムクロックの誤差が最小となる補正値を算出
してRTC2に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、時計機能が必要な
機器において時刻を刻むリアルタイムクロックの時刻補
正方法及び時刻補正装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、時刻と密接な関係を持たせて動作
させる必要がある装置ではリアルタイムクロック(以
下、RTCと略する)回路により計時を行っている。R
TC回路の時刻補償には以下のような方式がある。 (A)RTCの時刻カウントの元になる水晶振動子の負
荷容量を1台ずつトリミングし、時計の誤差を許容範囲
内に調整する。 (B)商用電源の周波数を基準として定期的にRTCの
時刻を補正する。 (C)FM放送等の時報を受信し、時報を基準としてR
TCの時刻を補正する。 (D)RTCとは別に高精度の水晶発振器を搭載し、こ
の水晶発振器の周波数を基準として定期的にRTCの時
刻を補正する。 (E)誤差補正機能付きRTCを利用して、工場出荷時
に外部からの基準クロックを基に補正値を算出、以降自
動的に時刻補償を行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術(1)では、1台ずつ人の手で調整する必要がある
ため、製造工程の工数とコストが増大するという問題点
があった。従来の技術(2)では、商用電源の周波数を
検出するための回路が必要となるため、回路規模が増大
し、コストが高くなるという問題点があった。また、電
源周波数が安定していない地域では利用できないという
問題点があった。従来の技術(3)では、装置毎にFM
チューナーが必要になるという問題点があった。そし
て、従来の技術(4)では、高価格の高精度水晶発振器
が必要となるため、コストが高くなるという問題点があ
った。
【0004】一方、従来の技術(5)では、時刻補償を
安価に実現できる。しかし、一般的に誤差補正機能付き
RTCに組み合わせて使用できる音叉型の低周波水晶振
動子は、電子機器の使用温度範囲(例えば0〜40℃)
内での温度偏差が大きいため、補正後のRTCの誤差は
1日あたり2秒程度が限界で、高精度の時刻補償を実現
できないという問題点があった。
【0005】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、高精度のリアルタイムクロックを低コスト
で実現することができるリアルタイムクロックの時刻補
正方法及び時刻補正装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1の振動源
の発振を所定数カウントした期間を単位時間としてリア
ルタイムクロックを生成するリアルタイムクロック回路
に対し、補正値を設定して、この補正値に応じて前記所
定数を増減させて前記リアルタイムクロックを補正する
リアルタイムクロックの時刻補正方法において、使用温
度範囲内で前記第1の振動源より平坦な温度特性を有す
る第2の振動源の発振周波数を、初期時のみ入力される
基準クロックを計時の源として測定し、測定した発振周
波数を記憶する初期時測定手順と、前記第2の振動源の
発振周波数を、前記リアルタイムクロックを計時の源と
して測定する実使用時測定手順と、前記実使用時測定手
順で測定した発振周波数と前記初期時測定手順で記憶し
た発振周波数との差分から前記リアルタイムクロックの
誤差が最小となる前記補正値を算出し、この補正値を前
記リアルタイムクロック回路に設定する設定手順とを実
行するようにしたものである。また、本発明のリアルタ
イムクロックの時刻補正方法は、使用温度範囲内で前記
第1の振動源より平坦な温度特性を有する第2の振動源
の発振を、初期時のみ入力される基準クロックを計時の
源として所定の測定時間中カウントし、測定したカウン
ト値を記憶する初期時測定手順と、前記第2の振動源の
発振を、前記リアルタイムクロックを計時の源として所
定の測定時間中カウントする実使用時測定手順と、前記
実使用時測定手順で測定したカウント値と前記初期時測
定手順で記憶したカウント値との差分から前記リアルタ
イムクロックの誤差が最小となる前記補正値を算出し、
この補正値を前記リアルタイムクロック回路に設定する
設定手順とを実行するようにしたものである。また、本
発明のリアルタイムクロックの時刻補正方法の1構成例
は、前記実使用時測定手順の測定時間を測定の分解能よ
り大きくするようにしたものである。
【0007】また、本発明のリアルタイムクロックの時
刻補正装置は、第1の振動源の発振を所定数カウントし
た期間を単位時間としてリアルタイムクロックを生成す
ると共に、設定された補正値に応じて前記所定数を増減
させて前記リアルタイムクロックを補正する誤差補正機
能付きリアルタイムクロック回路と、使用温度範囲内で
前記第1の振動源より平坦な温度特性を有する第2の振
動源と、前記第2の振動源の発振周波数を、初期時のみ
入力される基準クロックを計時の源として測定する初期
時測定手段と、この初期時測定手段で測定された発振周
波数を記憶する記憶手段と、前記第2の振動源の発振周
波数を、前記リアルタイムクロックを計時の源として測
定する実使用時測定手段と、この実使用時測定手段で測
定された発振周波数と前記記憶された発振周波数との差
分から前記リアルタイムクロックの誤差が最小となる前
記補正値を算出し、この補正値を前記誤差補正機能付き
リアルタイムクロック回路に設定する設定手段とを有す
るものである。また、本発明のリアルタイムクロックの
時刻補正装置は、第1の振動源の発振を所定数カウント
した期間を単位時間としてリアルタイムクロックを生成
すると共に、設定された補正値に応じて前記所定数を増
減させて前記リアルタイムクロックを補正する誤差補正
機能付きリアルタイムクロック回路と、使用温度範囲内
で前記第1の振動源より平坦な温度特性を有する第2の
振動源と、前記第2の振動源の発振を、初期時のみ入力
される基準クロックを計時の源として所定の測定時間中
カウントする初期時測定手段と、この初期時測定手段で
測定されたカウント値を記憶する記憶手段と、前記第2
の振動源の発振を、前記リアルタイムクロックを計時の
源として所定の測定時間中カウントする実使用時測定手
段と、この実使用時測定手段で測定されたカウント値と
前記記憶されたカウント値との差分から前記リアルタイ
ムクロックの誤差が最小となる前記補正値を算出し、こ
の補正値を前記誤差補正機能付きリアルタイムクロック
回路に設定する設定手段とを有するものである。また、
本発明のリアルタイムクロックの時刻補正装置は、前記
実使用時測定手段の測定時間を測定の分解能より大きく
するようにしたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】[第1の実施の形態]以下、本発
明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明す
る。図1は本発明の第1の実施の形態となる電子機器の
構成を示すブロック図である。本実施の形態の電子機器
は、第1の振動源である音叉型水晶振動子1をクロック
ソースとする誤差補正機能付きRTC2と、第2の振動
源であるAT水晶振動子3の発振クロックをカウントす
る初期時測定手段及び実使用時測定手段となるカウンタ
4と、随時書き込み/読み出しが可能な記憶手段とな
る、例えばフラッシュROM等の不揮発性メモリ5と、
誤差補正機能付きRTC2の補正値を算出して設定する
設定手段となるCPU6とを有している。
【0009】このような電子機器としては、例えばビル
内の設備の制御・管理を行うコントローラなどがある。
誤差補正機能付きRTC2の時計精度は、接続される音
叉型水晶振動子1の精度や負荷容量(RTC内蔵の発振
回路の容量及びプリント板の浮遊容量)に依存する。本
実施の形態では、可変容量等の調整は行わず、基準クロ
ックのカウント値と誤差補正機能付きRTC2の出力ク
ロックのカウント値とを比較することで誤差を算出し、
誤差を最小にする補正値を誤差補正機能付きRTC2に
設定することで、常温(初期時に補正値を設定するとき
の温度条件。想定される現場の環境から、出荷調整の温
度条件を規定する)で±3ppm(補正後の理想値±
1.5ppmに基準クロックの確度・自動計測の誤差を
加味する)の精度を実現する。
【0010】以下、図1のような電子機器におけるRT
Cの時刻補正方法を説明する。まず、工場出荷時(初期
時)、予め校正された基準クロックCLKref を電子機
器に入力し、この基準クロックCLKref を使って計時
した所定の測定時間の間、AT水晶振動子3の発振クロ
ックをカウンタ4でカウントする。そして、CPU6
は、カウンタ4の測定結果のカウント値をメモリ5に格
納する(初期時測定手順)。
【0011】次に、基準クロックCLKref を使って計
時した測定時間の間、誤差補正機能付きRTC2のクロ
ック出力をCPU6内の図示しないカウンタでカウント
し、測定結果のカウント値と既知の調整目標カウント値
(誤差補正機能付きRTC2の誤差が0の場合のカウン
ト値)との差分をとることにより、誤差補正機能付きR
TC2の誤差分に相当する差分を求める。そして、CP
U6は、このカウント値の差分から誤差補正機能付きR
TC2の補正値を算出して、算出した補正値を誤差補正
機能付きRTC2に設定する。以上で、工場出荷時の初
期設定が終了する。
【0012】次に、工場出荷後の時刻補正について説明
する。音叉型水晶振動子1は図2に示すような温度特性
を有するため、電子機器の動作中に周囲温度が変動する
と、音叉型水晶振動子1の発振周波数が変動して、誤差
補正機能付きRTC2の時刻に誤差が生じる。これに対
して、AT水晶振動子3は図2に示すように0〜50℃
における温度特性が平坦であるため、周囲温度が変動し
たとしても、発振周波数の変動は十分小さい。このよう
な関係を利用して、AT水晶振動子3の温度偏差による
誤差補正機能付きRTC2の誤差を求め、補正値を自動
的に再設定する。
【0013】カウンタ4は、誤差補正機能付きRTC2
を使って計時した所定の測定時間の間、AT水晶振動子
3の発振クロックをカウントする(実使用時測定手
順)。CPU6は、工場出荷設定時にメモリ5に格納し
たカウント値とカウンタ4の測定結果のカウント値との
差分を算出する。この差分が誤差補正機能付きRTC2
の誤差に相当する。CPU6は、求めた差分に基づい
て、誤差補正機能付きRTC2の誤差が最小となるよう
な補正値を算出して、誤差補正機能付きRTC2の補正
値を再設定する。
【0014】以上の手順により、安価な(すなわち、精
度の低い)水晶振動子を用いて、誤差補正機能付きRT
C2の1日あたりの誤差を最悪条件で1秒未満とするこ
とができる。1つのAT水晶振動子3でCPU6の動作
クロックに必要な水晶振動子とカウンタ4の水晶振動子
とを兼用すれば、コスト上昇を抑えることが可能であ
る。
【0015】[第2の実施の形態]次に、本発明の第2
の実施の形態について説明する。図3は本発明の第2の
実施の形態となる電子機器の構成を示すブロック図であ
る。本実施の形態は、第1の実施の形態をより具体的に
説明するものである。本実施の形態の電子機器は、第1
の振動源である音叉型水晶振動子11と、誤差補正機能
付きRTC12と、第2の振動源であるAT水晶振動子
13と、随時書き込み/読み出しが可能な記憶手段とな
る、例えばフラッシュROM等の不揮発性メモリ15
と、誤差補正機能付きRTC12の補正値を算出して設
定する設定手段となるCPU16と、基準クロックCL
Kref をCPU16に入力するデジタル入力回路17と
を有している。
【0016】誤差補正機能付きRTC12を駆動する音
叉型水晶振動子11の発振周波数は32.768kHz
である。誤差補正機能付きRTC12は、音叉型水晶振
動子11により生成されるクロックの32768パルス
毎に1秒カウントアップを行う。この誤差補正機能付き
RTC12は、CPU16とバス経由で接続され、CP
U16から時刻の読み出し/書き込みや補正値の設定が
行われる。
【0017】CPU16を動作させるためのAT水晶振
動子13の発振周波数は4MHzである。以下、このA
T水晶振動子13の発振を原発振と呼ぶ。CPU16の
内部で原発振の整数倍のシステムクロック(ここでは3
2MHz)が生成される。
【0018】CPU16は、プロセッサ・コア101
と、メモリ・コントローラ102と、32ビットタイマ
103−1,103−2と、汎用タイマ104と、イン
タフェース105と、内部バス・インタフェースユニッ
ト106と、外部バス・インタフェースユニット107
とを有している。
【0019】32ビットタイマ103−1,103−2
を駆動するクロックソースとしてはシステムクロックを
分周したクロック信号(分周比は可変)を使用してい
る。
【0020】タイマ103−1,103−2とは別の汎
用タイマ104は、CPU16に内蔵されたRTCで、
システムクロックを分周したクロック信号PITRTC
LK(分周比は可変)を9600で割った周波数のクロ
ックで駆動される。32ビットタイマ103−1と汎用
タイマ104は、第1の実施の形態のカウンタ4に相当
する。
【0021】CPU内蔵の汎用タイマ104の代わり
に、外付けのRTC12を使用している理由は、日差±
1秒以内を実現するために誤差補正機能付きRTCを使
う必要があるためと、停電等の電源断時にもRTCを動
作させるためにRTC12のみバッテリバックアップす
るためである。
【0022】以下、このような電子機器におけるRTC
の時刻補正方法を説明する。まず、工場出荷時、予め±
1ppm以内に校正された基準クロックCLKref を電
子機器に入力する。基準クロックCLKref は、デジタ
ル入力回路17を介してCPU16に入力され、CPU
16内部では外部バス・インタフェース・ユニット、内
部バス・インタフェース・ユニットを介して内部バスに
送られる。この基準クロックCLKref を用いて、単位
時間あたりの原発振(正確には原発振を分周して生成さ
れるクロック)のカウント数を測定する。
【0023】ここでは、10分前後の測定時間でもカウ
ンタの分解能による誤差が問題とならないような周期の
カウンタを使用する。よって、初期時測定手段となるカ
ウンタとして32ビットタイマ103−1を使用し、測
定対象のクロックソースとして前記システムクロックを
16分周したクロックCLKx を使用する。このクロッ
クCLKx の周波数をfCPM とすると、システムクロッ
クが32MHzなので、周波数fCPM は2MHzであ
る。
【0024】基準クロックCLKref を使って計時した
測定時間M秒の間、32ビットタイマ103−1によっ
てクロックCLKx を数えたカウント値をCx とする。
このとき、M秒間のカウント値Cx12 を12分間の値に
換算したカウント値Cx12 は次式のように得られる。 Cx12 =Cx ×60(sec)×12(min)/M =720×Cx /M(カウント) ・・・(1) プロセッサ・コア101は、32ビットタイマ103−
1の測定結果Cx から算出したカウント値Cx12 をメモ
リ15に格納する。
【0025】以上の初期時測定手順に含まれる誤差は以
下のようになる。 (a)クロックCLKx の入力から割込み発生までの回
路の遅延。最大125μsec。 (b)割込み発生から32ビットタイマ読み出しまでの
S/W処理時間。割り込み処理内で読み出すため(A)
に比べて非常に小さく、無視できる。 (c)32ビットタイマ103−1の分解能。クロック
CLKx の周波数fCPMが2MHzの場合、1/2MH
z=500nsec。 以上(a)、(b)、(c)により、計測誤差はマージ
ンをみて200μsecとする。測定時間を12分とす
ると誤差は200(μsec)/720(sec)=
0.278ppmとなる。
【0026】次に、基準クロックCLKref を用いて、
誤差補正機能付きRTC12の補正値を算出して設定す
る。ここでは、カウンタとして32ビットタイマ103
−2を使用し、測定対象の誤差補正機能付きRTC12
のクロック出力をインタフェース105を通じて32ビ
ットタイマ103−2でカウントし、測定後のカウント
値と調整目標のカウント値(既知)との差分をとる(測
定時間は、要求される時計精度に応じて事前に決定す
る。また調整目標値は、音叉型水晶振動子11の温度特
性を考慮し、製品の動作温度範囲内で日差が最小になる
ように設定する)。
【0027】プロセッサ・コア101は、カウント値の
差分から誤差補正機能付きRTC12の補正値を算出
し、算出した補正値をインタフェース105を通じて誤
差補正機能付きRTC12の時計誤差補正レジスタに設
定すると共に、メモリ・コントローラ102を通じてメ
モリ15に格納する。
【0028】以降は、誤差補正機能付きRTC12がバ
ッテリバックアップされている限り後述のように自動的
に時刻補正が行われる。バッテリバックアップが中断さ
れた場合は、メモリ15に格納されている補正値を誤差
補正機能付きRTC12に再設定する。
【0029】次に、誤差補正機能付きRTC12の補正
値の算出方法を具体的に説明する。ここでは、誤差補正
機能付きRTC12の調整目標発振周波数ft を32.
768kHz、測定時間を10分とする。よって、10
分間測定した場合の調整目標カウント値Ct は、327
68×60(sec)×10(min)=196608
00カウントとなる。
【0030】調整対象の実際の発振周波数、すなわち音
叉型水晶振動子11の発振周波数をfx とすると、fx
>ftの場合(時計が進んでいる場合)、補正値αは次
式で得られるように定められている。 α=(fx−ft+0.1)/(fx ×3.051×10-6) ≒(fx−ft)×10+1 ・・・(2)
【0031】基準クロックCLKref を使って計時した
10分間、32ビットタイマ103−2によって誤差補
正機能付きRTC12のクロック出力を数えたカウント
値をCy とすると、式(2)を次式のように書き換える
ことができる。 α=(Cy−Ct)/600×10+1 ・・・(3)
【0032】一方、fx<ftの場合(時計が遅れている
場合)、補正値αは次式で得られるように定められてい
る。 α=(fx−ft)/(fx ×3.051×10−6) ≒(fx−ft)×10=(Cy−Ct)/600×10 ・・・(4)
【0033】プロセッサ・コア101は、このようにし
て計算した補正値αを7ビットの符号付き2進数にして
誤差補正機能付きRTC12の時計誤差補正レジスタに
設定する。前述のように、誤差補正機能付きRTC12
は、通常、音叉型水晶振動子11により生成されるクロ
ックの32768パルス毎に1秒カウントアップを行う
が、誤差補正機能付きRTC12の図示しない時計誤差
補正回路は、秒桁が00秒、20秒、40秒となったと
きに、時計誤差補正レジスタの値により1秒のカウント
値を変更する。
【0034】2進数表記の補正値αをF6,F5,F4,
F3,F2,F1,F0 とすると、最上位ビットF6 が0
のとき、((F5,F4,F3,F2,F1,F0)−1)×
2だけカウント値が増加し、時計が遅れる。例えば、
(F6,F5,F4,F3,F2,F1,F0 )=(0,0,
0,1,0,00)のとき、カウント値が32768+
(8−1)×2=32782になる。時計誤差補正回路
は、通常は、クロックの32768パルス毎に1秒カウ
ントアップを行うが、20秒に1度は32782パルス
で1秒カウントアップを行うことになる。
【0035】最上位ビットF6 が1のとき、((バーF
5,バーF4,バーF3,バーF2,バーF1,バーF0)+
1)×2だけカウント値が減少し、時計が進む。例え
ば、(F6,F5,F4,F3,F2,F1,F0 )=(1,
1,1,1,1,10)のとき、カウント値が3276
8+(−2)×2=32764になる。時計誤差補正回
路は、20秒に1度は32764パルスで1秒カウント
アップを行う。
【0036】なお、Cy=Ctの場合、プロセッサ・コア
101は、0,+1,−64,−63のいずれかの値を
誤差補正機能付きRTC12の時計誤差補正レジスタに
設定する。このときは補正は行われない。
【0037】補正値αの許容値範囲は、−62≦α≦6
3というように予め定められている。これにより、調整
目標カウント値Ct と測定結果のカウント値Cy との差
分(Cy−Ct)の許容値は、以下のように表せる。
【0038】補正値αが最大となるのは、fx>ftの場
合(0<α、時計が進んでいる場合)である。式(3)
から次式が得られる。 (Cy−Ct)=(α−1)×Tm/10 ・・・(5) 差分(Cy−Ct)の最大値を(Cy−Ct)max 、補正値
αの最大値をαmax とすると、式(5)より次式が得ら
れる。 (Cy−Ct)max =(αmax −1)×Tm/10=(63−1)×Tm/10 =62×Tm/10 ・・・(6)
【0039】また、補正値αが最小となるのは、fx<
ftの場合(α<0、時計が遅れている場合)である。
式(4)から次式が得られる。 (Cy−Ct)=α×Tm/10 ・・・(7) 差分(Cy−Ct)の最小値を(Cy−Ct)min 、補正値
αの最小値をαmin とすると、式(7)より次式が得ら
れる。 (Cy−Ct)min =αmin ×Tm/10=−62×Tm/10 ・・(8)
【0040】式(6)、式(8)より、差分(Cy−C
t)の許容値範囲は次のようになる。 −62×Tm/10≦(Cy−Ct)≦62×Tm/10 ・・・(9)
【0041】基準クロックCLKref が出力する正しい
パルスに対し、誤差補正機能付きRTC12の出力クロ
ックのCPU16への入力→割込み発生→32ビットタ
イマ読み出しまでの処理時間により、以下のような誤差
が発生する。 (d)誤差補正機能付きRTC12の出力クロックのC
PU16への入力から割込み発生までの回路の遅延。入
力のフォトカプラ、RCフィルタでの遅延は毎回のパル
スで一定と考え、無視できる。デジタル入力の状態変化
検出回路(16kHz −50/+25%)のクロック
を使用するため、遅延は0〜125μsの間で変動す
る。その結果、計測誤差は最大125μsecである。
【0042】(e)割込み発生から32ビットタイマ読
み出しまでのS/W処理時間。割り込み処理内で読み出
すため(d)に比べて非常に小さく、無視できる。 (f)32ビットタイマの分解能。32.768kHz
の場合で30.5μsecである。 以上(d)、(e)、(f)により、計測誤差はマージ
ンをみて300μsecとする。測定時間を10分とす
ると誤差は300(μsec)/600(sec)=
0.5ppmとなり、補正分解能3ppmと比較し許容
範囲内である。
【0043】以上のように、工場出荷時(初期時)に誤
差補正機能付きRTC12が時刻補正される。次に、工
場出荷後の時刻補正について説明する。温度偏差の小さ
い原発振を使用したカウンタを24時間走らせる。基準
クロックCLKref を使って計時した12分間の原発振
のカウント値がメモリ15に格納されているので、誤差
補正機能付きRTC12の出力クロックを使って計時し
た24時間の原発振のカウント値とメモリ15に格納さ
れたカウント値とを比較すれば、誤差補正機能付きRT
C12の誤差を算出することができる。
【0044】工場出荷時の場合のように、カウンタとし
て32ビットタイマを使用した場合、クロックソースを
2MHzより遅くできないため、たとえば1時間分のカ
ウント値は2000000×60(sec)×60(m
in)=7200000000であり、32ビットカウ
ンタがオーバーフローするため、32ビットの桁上がり
ごとにS/W処理が必要となる。したがって、ここでは
原発振からの分周比が大きいクロックソースを使用でき
る汎用タイマ104をカウンタ(実使用時測定手段)と
して用いる。
【0045】汎用タイマ104のクロックソースである
クロック信号PITRTCLKは、原発振を4分周、す
なわちシステムクロックを32分周したものである。し
たがって、クロック信号PITRTCLKの周波数は1
MHzである。汎用タイマ104は、クロック信号PI
TRTCLKを9600分周したクロックをカウントす
るので、汎用タイマ104は1/{1(MHz)/96
00}=9.6msec毎に1カウントアップすること
になる。
【0046】24時間に対する汎用タイマ104の分解
能による誤差は、9.6(msec)/24(H)=
0.111ppmであり、問題ない。この誤差に比べ
て、誤差補正機能付きRTC12の割り込み→汎用タイ
マ読み出しまでのS/W処理による誤差は十分に小さい
ため無視する。
【0047】誤差補正機能付きRTC12を使って計時
した24時間の間、クロック信号PITRTCLKを9
600分周したクロックを汎用タイマ104によって数
えたカウント値をCr とすると、同24時間の間、32
ビットタイマ103−1によってクロックCLKx を数
えたカウント値Cz は次式のようになる。Cz =Cr×
CPM×9600 ・・・
(10)
【0048】初期時における測定時間は12分(正確に
はM秒を12分に換算)で、実使用時における測定時間
は24時間であるから、測定したカウント値を比較する
には、測定時間が同一となるようにカウント値を換算す
る必要がある。メモリ15に格納されたカウント値Cx1
2 を24時間の値に換算したカウント値Cx120は次式の
ように得られる。 Cx120=Cx12×5×24(H) ・・・(11) カウント値Cx120は基準クロックCLKref を使って計
時した場合の値であるから、カウント値Cz の真の値で
ある。
【0049】したがって、誤差補正機能付きRTC12
の24時間の誤差に相当する、クロックCLKx のカウ
ント数eを、式(10)、式(11)より次式のように
求めることができる。 e=Cx120−Cz=(Cx12×5×24)−(Cr×fCPM×9600) =Cx12×23×3×5−Cr×fCPM×27×3×52 ・・・(12) 式(12)において、カウント数eが正の場合、時計が
進み、カウント数eが負の場合、時計が遅れていること
になる。
【0050】誤差補正機能付きRTC12の補正値を±
1増減すると、20秒毎に32768Hzのパルスが±
2増減される。したがって、誤差補正機能付きRTC1
2の補正値を±1修正したとき、誤差補正機能付きRT
C12の24時間あたりの補正量TADJ は次式のように
なる。 TADJ ={2(パルス)/(32768(パルス)×20(sec))} ×60(sec)×60(min)×24(H) =33×5/29(sec)≒0.264(sec) ・・・(13)
【0051】この補正量TADJ の時間中、32ビットタ
イマ103−1によってクロックCLKx を数えたとき
のカウント値Ch は次式のようになる。 Ch =TADJ×fCPM×1000000 =33×5/29×fCPM×1000000=fCPM×33×57/23 ・・・(14)
【0052】したがって、誤差補正機能付きRTC12
の補正値の修正量Xは、式(12)、式(14)より次
式のようになる。 X=(RTCの誤差分のカウント数)/(補正値±1ぶんのカウント数) =e/Ch =(Cx12×23×3×5−Cr×fCPM×28×3×52) /(fCPM×33×57/23) =(Cx12×23−Cr×28×5)/(fCPM×32×56/23) =(Cx12−Cr×25×5)×26/(fCPM×32×56) =(Cx12−160×Cr)×64/(fCPM×140625) ・・・(15)
【0053】プロセッサ・コア101は、メモリ15に
格納されたカウント値Cx12 と汎用タイマ104による
測定結果Cr とから式(15)により修正量Xを算出
し、この修正量Xを四捨五入した値を、誤差補正機能付
きRTC12の時計誤差補正レジスタの現在の補正値に
加算することで補正値を修正し再設定すると共に、この
修正後の補正値をメモリ15に格納する。
【0054】ただし、修正前と修正後で補正値の符号が
変わる、または修正後に補正値が0となる場合はさらに
±1加算する(補正値に加算する修正量が正のときはさ
らに+1加算し、加算する修正量が負の場合はさらに−
1加算する)。以上のようにして、誤差補正機能付きR
TC12が自動的に補正される。
【0055】なお、工場出荷時の設定に戻せるように、
工場出荷時の補正値はメモリ15に残しておく。汎用タ
イマ104は電源断中カウントしないため、電源投入後
最初の補正タイミングまで汎用タイマ104のカウンタ
は無効である(電源投入から24時間後に初めて補正が
行なわれる)。
【0056】本補正方式の誤差は以下のように算出でき
る。 (g)工場出荷設定時に使用する基準クロックCLKre
f 自体の誤差1.0ppm。 (h)工場出荷時設定に含まれる誤差0.278pp
m。 (i)工場出荷後の汎用タイマ104の分解能による誤
差0.111ppm。 (j)RTC補正値の分解能による誤差1.526pp
m。
【0057】(k)原発振の10〜55℃での温度偏差
3.0ppmによる工場出荷設定時と工場出荷後の補正
時の差の最悪値6.0ppm。 (l)水晶の経年変化2.0ppm。 以上(g)、(h)、(i)、(j)、(k)、(l)
を合計すると総合的な最大誤差は10.915ppmで
あり、日差±1秒(誤差11.574ppm)以内であ
る。
【0058】なお、第1、第2の実施の形態では、AT
水晶振動子13の発振周波数を直接測定する代わりに、
AT水晶振動子13の原発振を分周したクロックをカウ
ントしているが、AT水晶振動子13の原発振又は原発
振を分周したクロックの周波数を測定して、誤差補正機
能付きRTCの誤差を求めるようにしてもよい。
【0059】
【発明の効果】本発明によれば、使用温度範囲内で第1
の振動源より平坦な温度特性を有する第2の振動源の発
振周波数を、初期時のみ入力される基準クロックを計時
の源として測定し、測定した発振周波数を記憶する初期
時測定手順と、第2の振動源の発振周波数を、リアルタ
イムクロックを計時の源として測定する実使用時測定手
順と、実使用時測定手順で測定した発振周波数と初期時
測定手順で記憶した発振周波数との差分からリアルタイ
ムクロックの誤差が最小となる補正値を算出し、補正値
をリアルタイムクロック回路に設定する設定手順とを実
行するようにしたことにより、高精度の時刻補正を実現
でき、高精度のリアルタイムクロックを生成することが
できる。その結果、リアルタイムクロック回路とその時
刻補正装置を例えば設備コントローラに搭載すれば、設
備のスケジュール運転を行う際の時間ずれが少なくな
り、信頼性の高いシステムを提供することができる。
【0060】また、第2の振動源の発振周波数を測定す
る代わりに、第2の振動源の発振をカウントすること
で、同様に高精度の時刻補正を実現でき、高精度のリア
ルタイムクロックを生成することができる。
【0061】また、実使用時測定手順の測定時間を測定
の分解能より大きくすることにより、測定の分解能によ
る誤差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態となる電子機器の
構成を示すブロック図である。
【図2】 水晶振動子の温度特性を示す図である。
【図3】 本発明の第2の実施の形態となる電子機器の
構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1、11…音叉型水晶振動子、2、12…誤差補正機能
付きRTC、3、13…AT水晶振動子、4…カウン
タ、5、15…メモリ、6、16…CPU、17…デジ
タル入力回路、101…プロセッサ・コア、102…メ
モリ・コントローラ、103−1、103−2…32ビ
ットタイマ、104…汎用タイマ、105…インタフェ
ース、106…内部バス・インタフェースユニット、1
07…外部バス・インタフェースユニット。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の振動源の発振を所定数カウントし
    た期間を単位時間としてリアルタイムクロックを生成す
    るリアルタイムクロック回路に対し、補正値を設定し
    て、この補正値に応じて前記所定数を増減させて前記リ
    アルタイムクロックを補正するリアルタイムクロックの
    時刻補正方法において、 使用温度範囲内で前記第1の振動源より平坦な温度特性
    を有する第2の振動源の発振周波数を、初期時のみ入力
    される基準クロックを計時の源として測定し、測定した
    発振周波数を記憶する初期時測定手順と、 前記第2の振動源の発振周波数を、前記リアルタイムク
    ロックを計時の源として測定する実使用時測定手順と、 前記実使用時測定手順で測定した発振周波数と前記初期
    時測定手順で記憶した発振周波数との差分から前記リア
    ルタイムクロックの誤差が最小となる前記補正値を算出
    し、この補正値を前記リアルタイムクロック回路に設定
    する設定手順とを実行することを特徴とするリアルタイ
    ムクロックの時刻補正方法。
  2. 【請求項2】 第1の振動源の発振を所定数カウントし
    た期間を単位時間としてリアルタイムクロックを生成す
    るリアルタイムクロック回路に対し、補正値を設定し
    て、この補正値に応じて前記所定数を増減させて前記リ
    アルタイムクロックを補正するリアルタイムクロックの
    時刻補正方法において、 使用温度範囲内で前記第1の振動源より平坦な温度特性
    を有する第2の振動源の発振を、初期時のみ入力される
    基準クロックを計時の源として所定の測定時間中カウン
    トし、測定したカウント値を記憶する初期時測定手順
    と、 前記第2の振動源の発振を、前記リアルタイムクロック
    を計時の源として所定の測定時間中カウントする実使用
    時測定手順と、 前記実使用時測定手順で測定したカウント値と前記初期
    時測定手順で記憶したカウント値との差分から前記リア
    ルタイムクロックの誤差が最小となる前記補正値を算出
    し、この補正値を前記リアルタイムクロック回路に設定
    する設定手順とを実行することを特徴とするリアルタイ
    ムクロックの時刻補正方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のリアルタイムクロ
    ックの時刻補正方法において、 前記実使用時測定手順の測定時間を測定の分解能より大
    きくすることを特徴とするリアルタイムクロックの時刻
    補正方法。
  4. 【請求項4】 第1の振動源の発振を所定数カウントし
    た期間を単位時間としてリアルタイムクロックを生成す
    ると共に、設定された補正値に応じて前記所定数を増減
    させて前記リアルタイムクロックを補正する誤差補正機
    能付きリアルタイムクロック回路と、 使用温度範囲内で前記第1の振動源より平坦な温度特性
    を有する第2の振動源と、 前記第2の振動源の発振周波数を、初期時のみ入力され
    る基準クロックを計時の源として測定する初期時測定手
    段と、 この初期時測定手段で測定された発振周波数を記憶する
    記憶手段と、 前記第2の振動源の発振周波数を、前記リアルタイムク
    ロックを計時の源として測定する実使用時測定手段と、 この実使用時測定手段で測定された発振周波数と前記記
    憶された発振周波数との差分から前記リアルタイムクロ
    ックの誤差が最小となる前記補正値を算出し、この補正
    値を前記誤差補正機能付きリアルタイムクロック回路に
    設定する設定手段とを有することを特徴とするリアルタ
    イムクロックの時刻補正装置。
  5. 【請求項5】 第1の振動源の発振を所定数カウントし
    た期間を単位時間としてリアルタイムクロックを生成す
    ると共に、設定された補正値に応じて前記所定数を増減
    させて前記リアルタイムクロックを補正する誤差補正機
    能付きリアルタイムクロック回路と、 使用温度範囲内で前記第1の振動源より平坦な温度特性
    を有する第2の振動源と、 前記第2の振動源の発振を、初期時のみ入力される基準
    クロックを計時の源として所定の測定時間中カウントす
    る初期時測定手段と、 この初期時測定手段で測定されたカウント値を記憶する
    記憶手段と、 前記第2の振動源の発振を、前記リアルタイムクロック
    を計時の源として所定の測定時間中カウントする実使用
    時測定手段と、 この実使用時測定手段で測定されたカウント値と前記記
    憶されたカウント値との差分から前記リアルタイムクロ
    ックの誤差が最小となる前記補正値を算出し、この補正
    値を前記誤差補正機能付きリアルタイムクロック回路に
    設定する設定手段とを有することを特徴とするリアルタ
    イムクロックの時刻補正装置。
  6. 【請求項6】 請求項4又は5記載のリアルタイムクロ
    ックの時刻補正装置において、 前記実使用時測定手段の測定時間を測定の分解能より大
    きくすることを特徴とするリアルタイムクロックの時刻
    補正装置。
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