FUM DCF - HKW-Elektronik GmbH

HKW Elektronik GmbH
FUM DCF – DCF
Funkuhrmodul DCF & DCF-Ausgang
Bedienung / Software
1. Allgemeines
Das Funkuhrmodul mit DCF77-Ausgang ist ein sehr kleines Leiterplattenmodul, dessen Haupteinsatzgebiet der
Empfang und die Dekodierung des DCF77-Zeitzeichen-Signales ist. Die dekodierte und geprüfte Zeitinformation
bildet die interne Zeitbasis für das Modul, welches daraus wiederum einen geprüften DCF77-Zeitcode generiert
und autonom am Modul-Ausgang bereitstellt. Damit verhält sich das Modul bezüglich einem an X4 (DCF-OUT)
angeschlossenen Prozessor wie ein dauernd eingeschalteter DCF77-Empfänger mit extrem kleiner
Stromaufnahme und größter Zuverlässigkeit (keine Empfangsstörungen).
Funkempfänge startet das Funkuhrmodul automatisch mehrmals am Tag. Zusätzliche Empfangsversuche
können sowohl manuell (über eine Bedientaste) als auch auf Anforderung des angeschlossenen Hostrechners
(über eine serielle Schnittstelle) initiiert werden. Dazu dient der unter Punkt 4.3. beschriebene Befehlssatz.
Für einen erfolgreichen Einsatz muß das Funkuhrmodul mit einer abgeglichenen Antenne, der seriellen
Schnittstelle eines Hostrechners und der Versorgungsspannung verbunden werden.
2. Funkempfang
Nach dem Anlegen der Betriebsspannung (X1: +3V; X2: GND) und dem Durchlaufen der Testroutine beginnt das
Funkuhrmodul sofort mit dem Funkempfang, um schnellstmöglich eine gültige Zeitinformation zur Verfügung zu
haben. Dieser Erstempfang dauert bei störungsfreien Empfangsbedingungen etwa 3 Minuten. Die erfolgreich
dekodierte, komplette Zeitinformation dient anschließend als Grundlage für die modulinterne Zeitbasis. Nach
dem erstmaligen, erfolgreichen Empfang finden weitere, automatisch initiierte Empfangsversuche um 20:45 Uhr,
21:45 Uhr usw. stündlich bis 03:45 Uhr statt. Zusätzliche Empfangsversuche (falls erforderlich) können über die
serielle Schnittstelle (siehe Punkt 4.3.1. bzw. 4.3.2.) oder mit Hilfe des Steuer-Eingangs „Taste“ (siehe Punkt 5.)
gestartet werden. Die Dauer der Empfangsversuche ist auf jeweils 10 Minuten begrenzt, bei gutem Empfang
dauert ein Versuch 65 Sekunden.
Die empfangenen Zeittelegramme werden einer dreifachen Prüfung unterzogen. Erst wenn alle Bedingungen
erfüllt wurden, wird das entsprechende Zeittelegramm in die Zeitregister des Funkuhrmoduls übernommen.
Hinweis:
Nach Anlegen der Betriebsspannung arbeiten die Zeitregister des Funkuhrmoduls als eine Art Zähler, beginnend
mit 0:00 Uhr, bis die Register-Inhalte durch die Daten eines geprüften Zeittelegrammes aktualisiert werden.
Damit steht am Ausgang X4 (DCF77-OUT) auch erst dann ein korrekter, auswertbarer DCF77-Code an,
nachdem ein erfolgreicher DCF77-Empfang stattgefunden hat.
Bleibt ein Erstempfang nach Inbetriebnahme des Moduls erfolglos, dann wird stündlich zu jeder 45. Minute der
internen Zeitbasis automatisch ein neuer Empfangsversuch gestartet, bis ein erfolgreicher Empfang stattfinden
konnte. Anschließend ordnet sich das Modul in das weiter oben beschriebene Empfangsregime ein.
HKW-Elektronik GmbH
Industriestraße 12, D-99846 Seebach
TEL ++49 36 929-82 330
FAX ++49 36 929-82 339
kontakt@hkw-elektronik.de
http://www.hkw-elektronik.de
FMD02000_SD Seite 1 von 3 08.03.2002

3. Aufbau des DCF77-Protokolls
Das Funkuhrmodul mit DCF-Ausgang (LOW aktiv) hat die Aufgabe, das DCF77-Zeittelegramm autonom zur
Verfügung zu stellen. Eine binäre „0“ wird mit einem 100 ms langen LOW-Impuls kodiert, eine binäre „1“ mit
einem 200 ms langen LOW-Impuls. Die fallende Flanke dieses Impulses fällt stets auf den Sekundenbeginn.
Das Modul verarbeitet die Bits 16 ... 58 des DCF77-Zeittelegrammes. Das abgegebene Zeittelegramm entspricht
bis auf folgende Ausnahmen dem originalen DCF77-Zeittelegramm:
a) Die Bits 0 ... 14 des DCF77-Zeittelegrammes werden vom Funkuhrmodul nicht ausgewertet und sind
am Modulausgang normalerweise grundsätzlich mit 0 kodiert. Sie werden jedoch dann mit 1 kodiert,
wenn das Funkuhrmodul nach einem Reset oder Power On Reset keinen Empfang hat und den ersten
Empfangsversuch ohne Erfolg abgebrochen hat. Stündlich zu jeder 45. Minute der internen Zeitbasis
wird automatisch ein neuer Empfangsversuch gestartet. Erst wenn ein Empfangsversuch erfolgreich war
und eine gültige Zeit vorliegt, werden die Bits 0 ... 14 wieder mit 0 kodiert.
b) Das Bit 20 leitet im DCF77-Zeittelegramm die Übertragung der Zeit- und Datumsinformationen ein und
ist dort immer mit 1 kodiert. Das Funkuhrmodul kodiert dieses Bit nach einem Reset zunächst mit 0 und
erst dann, wenn ein Funkempfang erfolgreich war, kennzeichnet dieses Bit das Vorliegen einer gültigen
Zeitinformation und wird ab diesem Zeitpunkt mit 1 kodiert.
c) Das Bit 15 im DCF77-Zeittelegramm kennzeichnet den Einsatz der Reserveantenne. Das
Funkuhrmodul wertet dieses Bit nicht aus und gibt stattdessen den Funkempfangsstatus wieder. Am
Modulausgang ist dieses Bit dann mit 1 kodiert, wenn der jeweils zurückliegende Empfangsversuch
nicht erfolgreich war.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
d) zusätzlich für Kompatibilitäts-Mode (Bestückungsvariante)
Das generierte und am Ausgang verfügbare DCF77-Protokoll beinhaltet einen zusätzlichen 100ms
Impuls in Auswertung des zurückliegenden Empfangsversuches. Er erscheint zwischen 100ms und
200ms dieser 59. Sekunde und wird immer dann erzeugt, wenn der zurückliegende Empfangsversuch
nicht erfolgreich war. Diese Bewertung wird nach jedem initiierten Empfangsversuch durchgeführt.
Wurde der initiierte Empfangsversuch erfolgreich abgeschlossen (empfangenes DCF-Protokoll
dekodiert und Zeitbasis ok.), dann wird dieser Impuls nicht erzeugt.
4. Die serielle Schnittstelle
4.1. Allgemeines
Die serielle (unidirektionale) Schnittstelle besteht aus einer Steuer-Leitung als Dateneingang (X3). Somit können
über diese Schnittstelle in begrenztem Maße Steuerungen des Funkuhrmoduls realisiert werden. Der
Datenverkehr auf dieser Leitung findet mit 300 bps statt.
4.2. Datenformat
4.2.1. Daten bzw. Befehle zum Funkuhrmodul
4.2.1.1. Schnittstellenparameter
standardmäßig
Geschwindigkeit: 300 bps 300 bps
Datenbits: 7 8
Paritätsbit: gerade oder ungerade nein
(wird nicht beachtet)
Stoppbits: 2 2
im Kompatibilitätsmode
(Bestückungsvariante)
4.2.1.2. Funktion der Dateneingabe
Das Funkuhrmodul übernimmt Befehle, die mit ihren Parametern aus bis zu drei Zeichen bestehen können. Ein
nachfolgendes Zeichen „CR“ (hex 0d) veranlaßt das Funkuhrmodul, den Befehl auszuführen. Zwischen
aufeinander folgenden Zeichen bzw. zwischen Befehlszeichen und „CR“ sollte eine Pause von ca. 100ms
vorgesehen werden. Die Befehlszeichen und deren Parameter werden nur in den niederwertigen vier Bit
dekodiert. D.h., daß „?“, „O“ und „o“ zum Beispiel immer die gleiche Wirkung haben (hex 3f, 4f und 6f). Nur das
den Befehl abschließende „CR“ wird vollständig dekodiert. Intern gibt es für die letzten empfangenen vier
Zeichen einen FIFO-Puffer. Bei der Eingabe eines Befehls werden zunächst (falls erforderlich) die Parameter
(ein oder zwei Zeichen) und dann die Befehlskennung (ein Zeichen) gesendet. Alle empfangenen Zeichen
werden im FIFO-Puffer abgelegt. Falls an letzter Stelle dieses Puffers ein „CR“ gefunden wird, werden die drei
vorhergehenden Zeichen als Befehl interpretiert. Bei Befehlen, die Parameter verlangen, dürfen diese nicht
FMD02000_SD Seite 2 von 3
08.03.2002

weggelassen werden, da sie aus den sonst undefinierten ersten beiden Positionen des FIFO-Puffers entnommen
werden.
Achtung:
Wegen der unvollständigen Dekodierung der Befehlszeichen kann es z.B. beim Testen der Kommunikation mit
einem einfachen Terminalprogramm leicht zu Fehlern kommen. Fehlinterpretationen der Befehle oder undefiniert
gesetzte Register wären die Folge.
4.3. Beschreibung der Befehle
4.3.1. Sofort Funkempfang durchführen
Syntax ASCII:
h
Anstelle von „h“ sind auch alle anderen Zeichen möglich, deren Code auf 8 endet, also z.B. auch ( 8 H X x
Syntax binär: xxxx1000 00001101
Das Funkuhrmodul schaltet nach diesem Befehl den Empfänger ein und führt einen Empfangsversuch durch, der
das komplette Einlesen der DCF77-Zeitinformation und das Synchronisieren (auf 20 ms genau) des
Funkuhrmodul - Zeitrasters beinhaltet. Endet dieser Versuch erfolglos, ist danach Bit 15 des generierten DCF77-
Zeitprotokolls (siehe 3c) gleich Null. Endet der Empfangsversuch erfolgreich, ist danach dieses Bit in jedem Fall
gesetzt.
4.3.2. Sofort Funkempfang durchführen
Syntax ASCII:
i
Anstelle von „i“ sind auch alle anderen Zeichen möglich, deren Code auf 9 endet, also z.B. auch ) 9 I Y y
Syntax binär: xxxx1001 00001101
Dieser Befehl hat die gleiche Funktion wie unter 4.4.1. beschrieben und ist aus Kompatibilitätsgründen
vorhanden.
5. Steueranschluß „Taste“
Über diesen Anschluß kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt ein Funkempfangsversuch gestartet werden (per
Taste oder via Steuerleitung des angeschlossenen Hostrechners). Der Empfangsversuch wird dabei über die
H/L-Flanke des anliegenden Steuer-Impulses ausgelöst.
Anschluß LP1 besitzt intern einen 300-kOhm-Pull-Up-Widerstand. Zum Aktivieren der Empfangsfunktion legt
man LP1 für minimal 125 ms an GND. Theoretisch kann LP1 beliebig lange auf GND gehalten werden. Jedoch
ist zu beachten, daß, solange LP1 auf GND liegt, keine Übernahme der Zeitinformationen in die Funkuhr-
Register erfolgt. Im Normalfall sollte daher LP1 auf High-Pegel liegen.
Änderungen Vorbehalten.
FMD02000_SD Seite 3 von 3
08.03.2002