PCF8563, DS3231 и DS1307: чем отличаются часы реального времени и как выбрать замену

Что такое RTC и зачем резервная батарейка

Часы реального времени считают секунды, минуты и дату даже без основного питания — для этого у них отдельный вывод батарейки, и при пропадании питания микросхема переключается на неё автоматически.

Точность хода определяет кварцевый резонатор. От его качества и от правильной ёмкости нагрузки зависит, насколько часы уйдут за месяц, поэтому подбор кварца под конкретную микросхему — часть работы, а не мелочь.

Показания хранятся в регистрах, доступных по I2C, и время обычно записано в двоично-десятичном формате, то есть цифры по четыре бита на каждую десятичную цифру.

PCF8563, DS3231 и DS1307 — в чём разница

• Адрес I2C: у PCF8563 — 0x51, у DS3231 и DS1307 — 0x68.
• Точность: DS3231 с встроенным термокомпенсированным кварцем (±2 ppm), PCF8563 и DS1307 с внешним кварцем (порядка ±1–2 минуты в месяц).
• Ток резервного питания: PCF8563 около 250 нА, DS3231 около 840 нА, DS1307 заметно больше.
• Питание: DS1307 только 5 В, PCF8563 и DS3231 работают от 3,3 до 5 В.
• Дополнительно: у DS1307 56 байт энергонезависимой памяти, у DS3231 два будильника и датчик температуры.

Почему это не прямая замена

Разные адреса и разные карты регистров означают, что прошивку под одну микросхему нельзя просто указать на другую: библиотека DS1307 или DS3231 с PCF8563 не работает, и наоборот.

По выводам они тоже не совпадают, поэтому на плате одну микросхему на место другой без переделки не поставить. Это замена с переразводкой и переписыванием драйвера, а не замена микросхемы.

Отдельно про кварц: DS1307 требует кварц с ёмкостью нагрузки 12,5 пФ, а у PCF8563 допустимый диапазон шире. Неправильно подобранный кварц даёт уход в несколько минут в месяц.

Как выбрать

Если важна точность без подстройки и без подбора кварца, берут DS3231 — температурная компенсация уже внутри, и уход в год измеряется минутами, а не десятками минут.

Если важна работа от батарейки годами и питание 3,3 В, смотрят на PCF8563 — у него самый низкий ток резервного питания.

DS1307 имеет смысл только там, где нужна дешёвая и привычная микросхема под 5 В с дополнительной памятью, но точность и совместимость с 3,3 В у него хуже.

Ещё одна практическая ловушка: на дешёвых модулях DS3231 иногда распаяна цепь подзаряда под аккумулятор LIR2032, и если поставить обычную CR2032, она может потечь. При использовании модуля это стоит проверить.

Характеристики

• PCF8563: I2C 0x51, внешний кварц, резервный ток около 250 нА, питание 3,3…5 В.
• DS3231: I2C 0x68, встроенный термокомпенсированный кварц ±2 ppm, два будильника.
• DS1307: I2C 0x68, внешний кварц 12,5 пФ, 56 байт памяти, питание 5 В.
• Все три считают время от резервной батарейки и отдают дату и время по I2C.

Частые вопросы

• Можно ли поставить PCF8563 вместо DS3231 — нет, другой адрес (0x51 против 0x68) и другие регистры.
• Почему часы читаются как мусор после замены — прошивка обращается по чужому адресу, и микросхема отдаёт не те данные.
• Какие часы самые точные — DS3231, у него кварц с температурной компенсацией внутри.
• Какие часы дольше всех живут от батарейки — PCF8563, у него самый низкий резервный ток.
• Что важнее всего при подборе кварца — ёмкость нагрузки, у DS1307 она 12,5 пФ.