I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   1 4 ,   N o .   2 M a y   201 9 ,   pp .   796~ 801   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 4 .i 2 . pp796 - 801             79 6       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   D e si g n   a n d   a n a l y s i o f   d e d i c a t e d   R e a l - t i m e   c l o c k   f o r   c u st o m i z e d   m i c r o c o n t r o l l e r   u n i t       M . N . A . M .   A l i as ,   S . N .   M o h yar ,   M . N .   I s a,   A .   H a r u n ,   A . B.   Jam b e k ,   S . A . Z .   M u r ad   S c hoo l   o f   M i c r o e l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng ,   U n i v e r s i t i   M a l a y s i a   P e r l i s ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e S e 26 ,   2 018   R e v i s e N o v   27 ,   2018   A c c e pt e D e c   10 ,   2 01 8       I t hi s   p a pe r ,   a   R e a l   T i m e   C l o c ( R T C )   s y s t e m   f o r   a   de di c a t e d   m i c r o c o nt r o l l e r   i s   pr o po s e t o   pr o v i de   t h e   c us t o m i z e m i c r o c o n t r o l l e r   i t s   o w t i m e   a nd   da t e   s y s t e m .   T he   R T C   i s   d e v e l o pe us i ng   V e r i l o g   H a r dw a r e   D e s c r i p t i o L a ng ua g e   ( H D L )   a nd  s i m ul a t e us i ng   S y n o ps y s   s o f t w a r e .     T hi s   R T C   i s   de v e l o pe w i t s t a n da r A dv a nc e   P e r i phe r a l   B us   ( A P B )   t o   be   i nt e r f a c i ng   w i t t h e   m i c r o c o nt r o l l e r   t h r o ug A d v a nc e M i c r o c o nt r o l l e r   B us   A r c hi t e c t ur e   ( A M B A ) .   T hi s   R T C   w i l l   be   us e a s   a o n - c hi R T C   i n   t h e   m i c r o c o nt r o l l e r   s y s t e m   t o   pr o v i de   pr e c i s e   t i m e   a n da t e   w hi c c a be   us e d   f o r   v a r i o us   a pp l i c a t i o ns .   T h e   ba s i c   a r c hi t e c t u r e   o f   R T C ,   A P B   s t a nda r f o r   i nt e r f a c i ng   t h e   R T C   w i t A M B A   bus ,   a nd  t h e   r e s u l t   i t e r m   o f   R T L ,   w a v e f o r m ,   a nd  l a y o ut   w i l l   be   di s c us s e i t h i s   do c um e nt a t i o n.   F o r   t h i s   r e s e a r c h,   t he   pa r t   c o v e r e i s   o t he   l o g i c   pa r t   o f   t h e   R T C   t ha t   i s   bus   i n t e r f a c e ,   r e g i s t e r ,   f r e q ue nc y   di v i de r   a nd  c o unt e r .   Ke y w or ds :   A dv a n c e   pe ri p h e r a l   b us   M i c r o c o n t r o l l e r   R e a l - t i m e   c l o c k   S y s t e m - on - c h i p   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   M uha m m a N o A z w a B i M o hd  A l i a s ,     S c h o o l   of   M i c r o e l e c t r o n i c   E n g i n e e r i ng,   U n i v e r s i t i   M a l a y s i a   P e rl i s ,   02600  P e r l i s ,   M a l a y s i a .   E m a i l :   a z w a n _ m j g93@ y a h o o . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     A   r e a l - t i m e   c l o c i s   a n   i n t e g r a t e c i r c u i t   t ha t   c o n t a i n s   a   t i m e r   ge n e r a t e by   a   c r y s t a l   o s c i l l a t o r   t h a t   s uppl i e s   t h e   t i m e   o f   da y   a n o f t e n ,   w i t h   t h e   d a t e .   R T ha s   a   s m a l l   m e m o r y   o n - c hi t ha t   s t o r e s   t i m e   a n da t e   de s c r i pt i o n   v a l ue s .   T h e   t i m e   a n da t e   v a l ue s   a r e   t h e   y e a r s ,   m o n t h,   da t e ,   h o ur s ,   m i nut e s ,   a n s e c o n ds   [1].     In   t h i s   m o de rn   e ra ,   a n   e l e c t r o n i c   de v i c e   b e c o m e s   s m a l l e r.   T h e   s m a l l e r   s i z e   b e c o m e s   a   c o n c e rn   o f   e l e c t r o n i c   t e c hn o l o g y .   By   us i n c o n v e n t i o na l   R T t o   pr o v i de   t i m e   a nd  da t e   s y s t e m   t o   a   m i c r o c o n t r o l l e r   w i l l   m a ke   t h e   de v i c e   b i gge r .   S o ,   a   de di c a t e R T f o r   t h e   c us t o m i z e m i c r o c o n t r o l l e i s   p r o po s e t o   pr o v i de   i t s   o w n   t i m e   a n d a t e   s y s t e m   a s   a   s y s t e m - on - c h i f e a t u r e   o n   t h e   m i c r o c ont r o l l e r   [2] ,   [3 ] .   I n   t h i s   p r o j e c t ,   a   de di c a t e R e a l   T i m e   Cl o c (R T C)  fo r   Cus t o m i z e M i c r o c o n t r o l l e r   u n i t   i s   d e ve l o p e a s   a n   I n t e l l e c t ua l   P r o pe rt y   (IP a n w i l l   b e   c ove r e o n l y   t h e   l o gi c   pa rt   o f   R T C.   T h e   de v e l o pm e n t   o f   t h e   de di c a t e R T C   i s   t o   p r o v i de   t h e   c us t o m i z e m i c r o c o n t r o l l e r   w i t h   i t s   o w n   t i m e   a n da t e   s y s t e m   fo r   v a r i o us   t i m e - b a s e d   a ppl i c a t i o n   t o   b e   m a n a ge pr e c i s e l y   w i t h o ut   a n   e xt e rna l   R T t o   b e   us e w i t h   t h e   m i c r o c o n t r o l l e r .   T hi s   do c um e n t a t i o n   c o n t i n ue s   t h e   pr o po s e a r c h i t e c t ur e   o f   t h e   R T o t h e   p r e v i o us   w o r [ 4 i n t o   t h e   A S IC  f l o w   fo r   l a y o ut   ge n e ra t i o n   a n d   s o m e   a na l y s i s   o n   t h e   l a y o ut   s t a ge   t o   o pt i m i z e   t h e   l a y o ut   i n   t e rm   o f   s i z e   a n po w e r   c o n s um p t i o n   [ 5] .         2.   LI TER A TU R R EV I EW   2. 1 .     B as i c   A r c h i te c tu r e   o R TC   F r o m   t h e   l i t e ra t u r e   r e v i e w ,   t h e r e   a r e   m a n y   de s i gn s   o f   R T n o w a da y s .   E v e r y   R T h a s   t h e i r   o w n   f e a t ur e s   a c c o r di ng  t o   t h e i r   s pe c i f i c a t i o n   t o   be   us e o n   a n y   a ppl i c a t i o n .   E v e n   t h e y   h a v e   di ff e r e n t   f e a t u r e s ,     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   and   ana l y s i s   of   d e di c at e d   R e al - t i m e   c l o c k   f or   c us t om i z e m i c r oc ont r o l l e r   un i t   ( M. N. A . M.   A l i as )   797   t h e y   s t i l l   ha v e   a   s i m i l a r   pa rt   t o   m a ke   t h e   R T f un c t i o n   c o r re c t l y   s u c h   a s   pow e r   m a n a ge m e nt ,   a n   o s c i l l a t i o c i r c ui t ,   a   c o m m u n i c a t i o n   i n t e r f a c e ,   a nd  m e m o r y   fo r   t i m e   v a l ue   s t o r a ge .   T h e   c o l o r   b o i n   F i gu r e   s h o w s   t h e   c o n ve n t i o n a l   R T b a s i c   a r c hi t e c t u r e .   T h e   r e b o s h ow s   t h e   o s c i l l a t i o n   c i r c ui t   a nd  p r e s c a l e r   o r   f r e que n c y   di v i de r   o t ha t   R T C.   T h e   b l ue   bo i s   t h e   pow e r   s uppl y   o r   pow e r   m a na ge m e n t   f o r   t h e   R T C.   T h e   y e l l ow   bo w i l l   b e   t h e i r   r e gi s t e r   w h i c h   w i l l   s t o r e   t h e   t i m e   a nd  da t e   v a l ue   ge n e ra t e by   t h e   c o un t e r.   L a s t l y ,   gr e e n   b o s h ow s   t h e i r   b us   i nt e r f a c e   fo r   t h e   R T w h i c h   w i l l   b e   us e t i n t e r f a c e   t h e   R T w i t h   a n   e xt e rna l   a ppl i c a t i o n.   A l l   f o ur   of   t h i s   b a s i c   a r c h i t e c t ur e   i s   e s s e n t i a l   f o r   R T t   w o r c o rr e c t l y .           F i gu r e   1 .   R T C   b l o c di a g ra m   f r o m   N X P   s e m i c o n duc t o (P C F 8563)  [ 6 ]       2. 2 .     O s c i l l at i o n   C i r c u i t   A n   o s c i l l a t i o n   c i r c ui t   i s   a n   e l e c t r o ni c   c i r c ui t   t h a t   p r o duc e s   a   pe r i o di c ,   o s c i l l a t i n e l e c t r o n i c   s i g na l ,   of t e n   a   s qua r e   w a ve .   T h e y   a r e   w i de l y   us e i n   m a n y   e l e c t r o ni c   de v i c e s .   Co m m o n   e xa m pl e s   of   s i gn a l s   ge n e ra t e d   by   os c i l l a t o r s   i s   a   c l o c s i g na l   t ha t   r e gu l a t e s   c o m put e r s   a n d   qu a r t z   c l o c ks .   S o m e   o f   t h e   f a c t o r s   t ha t   a f fe c t   t h e   f r e que n c y   s t a b i l i t y   of   a n   o s c i l l a t o ge n e ra l l y   i n c l u de   t h e   v a r i a t i o n s   i t e m pe ra t u r e ,   v a r i a t i o n s   i n   t h e   l o a a s   w e l l   a s   c ha n ge s   t o   i t s   D po w e r   s uppl y   vo l t a ge   a n m a n y   o t h e r   f a c t o r s .   T h e   f r e que n c y   s t a b i l i t y   of   t h e   o ut put   s i g na l   c a b e   i m p r o v e by   t h e   p r o pe s e l e c t i o n   o f   t h e   c o m po n e n t s   us e f o r   t h e   r e s o na n t   f e e d b a c k   c i r c ui t   i n c l ud i n t h e   a m p l i f i e r .   T h e   f r e que n c y   s t a b i l i t y   i s   n e e de i n   R T b e c a us e   i t   pl a y s   a n   i m po r t a n t   r o l e .   T h e   c l o c ge n e r a t e w i l l   b a s e   o n   t h e   f r e que n c y   a n i f   t h e   f re que n c y   i s   n o t   s t a b l e ,   i t   w i l l   a f f e c t   t h e   c o un t i n g   t h us   a f fe c t   t h e   a c c ura c y   o f   t h e   R T C.     T o   ob t a i n   a   v e r y   h i g l e v e l   of   o s c i l l a t o r   s t a b i l i t y ,   a   Q ua rt z   C r y s t a l   i s   ge n e ra l l y   us e a s   t h e   f r e que n c y   de t e r m i n i ng  t h e   de v i c e   t o   pr o duc e   a n o t h e r   t y pe   of   o s c i l l a t o r   c i r c ui t   k n o w n   ge n e r a l l y   a s   a   Q ua r t z   C r y s t a l   O s c i l l a t o r   (X O ) .   T h e r e   a r e   m a n y   di f fe r e nt   t y p e s   of   c r y s t a l   s ub s t a n c e s   w h i c h   c a b e   us e a s   o s c i l l a t o r s   w i t h   t h e   m o s t   i m po rt a nt   o f   t h e s e   f o r   e l e c t r o n i c   c i r c ui t s   b e i n g   t h e   qua r t z   m i n e r a l s   b e c a us e   o t h e i r   g r e a t e m e c h a ni c a l   s t r e ngt h.   T h e   p h y s i c a l   s i z e   a n t hi c k n e s s   of   a   pi e c e   of   qua r t z   c r y s t a l   a r e   t i g ht l y   c o n t r o l l e s i n c e   i t   a f fe c t s   t h e   f i n a l   o r   f u n d a m e n t a l   f r e que n c y   of   o s c i l l a t i o n s .   T h e o n c e   c ut   a nd  s ha pe d,   t h e   c r y s t a l   c a nn o t   b e   us e a t   a n y   o t h e r   f r e que n c y .   In   o t h e r   w o r ds ,   i t s   s i z e   a nd  s h a pe   de t e rm i n e   i t s   f un d a m e n t a l   o s c i l l a t i o f r e que n c y   [ 7 ].   A l s o ,   i n   t h e   c r y s t a l   o s c i l l a t o r ,   t h e r e   a r e   m a n y   t y pe s   of   t h e   c r y s t a l   o s c i l l a t o r   w i t h   a   di f f e r e n t   c o n f i gur a t i o n   f o r   di ff e r e n t   s pe c i f i c a t i o n   s uc h   a s   Co l pi t t s   C r y s t a l   O s c i l l a t o r,   P i e r c e   O s c i l l a t o r ,   a n CM O S   Cr y s t a l   O s c i l l a t o r A s   f o r   t h e i r   o s c i l l a t i o n   f r e que n c y ,   a l l   R T us e   t h e   32 . 768 kH z   c r y s t a l   o s c i l l a t o r   due   t o   t h e   s t a b i l i t y   of   t h e   c r y s t a l   [8] - [10 ] .     2. 3 .     B u s   I n te r fa c e   F o r   c o n v e n t i o na l   R T C ,   t h e r e   a r e   t w o   t y p e s   of   i n t e r f a c e   t e c h ni que   us e w h i c h   i s   (I nt e r - I nt e gra t e d   Ci r c ui t   p r o t o c o l a n d   S P (S e ri a l   P e r i p h e ra l   I n t e r f a c e ).   T h e s e   t w o   i n t e r f a c e s   h a v e   t h e i o w n   a dv a n t a ge   de pe n di n o n   t h e i r   a pp l i c a t i o n.   B o t h   p r o t o c o l s   a r e   w e l l - s ui t e f o r   c o m m uni c a t i o n s   b e t w e e n   i nt e g r a t e d   c i r c ui t s ,   o r   w i t o n b o a r d   pe r i p h e ra l s   [ 11 ].   i s   de v e l o p e by   P h i l i ps   ( n o w   kn o w n   a s   N X P   S e m i c o n du c t o r ).   I t   i s   a   s i m pl e   b i di r e c t i o n a l   2 - w i r e   b us   fo r   e ff i c i e n t   i n t e r - I c o n t r o l .   W i t h   t hi s   b us   i n t e r f a c e ,   o n l y   t w b us   l i n e s   a r e   r e qu i r e t h a t   i s   a   s e r i a l   da t a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 4 ,   N o .   2 M a y   201 9   :     796    8 01   798   l i n e   (S D A &   a   s e r i a l   c l o c l i n e   (S CL ).   S e ri a l ,   8 - b i t   o r i e n t e d,   b i di r e c t i o n a l   da t a   t r a n s f e r s   c a b e   m a de   a t   up   t o   100  kb i t / s   i n   t h e   S t a n d a r d - m o de ,   up  t o   400  kb i t / s   i n   t h e   F a s t - m o de ,   up  t o   M b i t / s   i n   t h e   F a s t - m o de   P l us ,     o r   up  t o   3. M b i t / s   i t h e   H i g h - s pe e m o de .   T h e   U l t ra - F a s t - m o de   i s   a   u ni - di r e c t i o n a l   m o de   w i t h   d a t a   t r a n s f e r s   o f   up  t o   5   M b i t / s   [ 12 ].   S P i s   de v e l o pe by   M o t o r o l a .   T h i s   i nt e r f a c e   p r o vi de s   f ul l - dup l e s y n c hr o n o us   s e ri a l   c o m m uni c a t i o n   b e t w e e n   m a s t e r   &   s l a v e   de v i c e s .   I t   i s   c o m m o n l y   us e fo r   c o m m u n i c a t i o w i t t h e   f l a s m e m o r y ,   s e n s o r s ,   r e a l - t i m e   c l o c (R T Cs ),   a na l o t o   di g i t a l   c o n v e r t e a nd  m a n y   m o r e   [ 13 ]     2. 4 .     A d v an c e d   P e r i p h e r al   B u s   (A P B )   T h e   pr o po s e   R T C   [ 4 i s   a   de di c a t e R T f o r   a   m i c r o c o n t r o l l e r   a n w i l l   b e   a s   a n   o n b o a r R T C.     T h e   m i c r o c o n t r o l l e r   w i l l   us e   a n   A dv a n c e M i c r o c o n t r o l l e r   B us   A r c h i t e c t u r e   (A M B A b us   pr o t oc o l   a s   t h e i b us   i nt e r f a c e .   T h e   p r o po s e R T n e e ds   t o   f o l l ow   t h e   A M B A   b u s   pr o t o c o l   t o   be   i n t e r f a c e w i t t h e   m i c r o c o n t r o l l e r   b us   s i n c e   t h i s   i s   t h e   s t a nda r d   p r o t o c o l   fo r   a n   o n b o a r c o m m u ni c a t i o n.   T o   e a s i l y   i n t e r f a c e   t h e   IP   w i t h   t h e   m i c r o c o n t r o l l e r ,   t h e   R T i nt e r f a c e   n e e ds   t o   m a t c w i t h   A dv a n c e P e r i p h e ra l   B us   (A P B )   s pe c i f i c a t i o n.   A P B   i s   pa rt   o f   t h e   A M B A   h i e r a r c h y   of   b us e s .   It   i s   o pt i m i z e t o   r e duc e   t h e   c o m pl e xi t y   of  i n t e r f a c i ng  a n f o r   m i ni m a l i z e   po w e r   c o n s um pt i o n .   T h e   A M B A   a n A P B   s h o ul b e   us e t o   i n t e r f a c e   t a n y   pe r i p h e ra l s   w h i c h   n o t   r e qui r e   hi g pe r f o r m a n c e   o f   b us   i nt e r f a c e   a n d   l o w   b a n dw i dt h   [ 14] - [1 9]   S i n c e   t h i s   IP   w i l l   b e   i nt e gra t e w i t h   t h e   m i c r o c o n t r o l l e t ha t   us i ng  A M B A   B us   A r c h i t e c t u r e ,     t h e   R T de s i g t h e n e e t o   f o l l ow   t h e   A P B   S pe c i f i c a t i o n   a s   s h o w n   i F i gu r e   2.           F i gu r e   2 A P B   s pe c i f i c a t i o n   i n t e r f a c e       2. 5 .       M e m o r y/ R e gi s te r   A   s m a l l   m e m o r y   o n   t h i s   m i c r o c h i p   s t o r e s   s y s t e m   de s c r i p t i o n   o r   s e t up   v a l ue s   i n c l ud i n c u rr e n t   t i m e   v a l ue s   s t o r e by   t h e   r e a l - t i m e   c l o c k.   T h e   t i m e   v a l ue s   a r e   f or   t h e   s e c o n ds ,   m i n u t e s ,   h o ur s ,   da t e ,   m o nt h,   a n d   y e a r s .       3.   M ET H O D O L O G Y     F r o m   t h e   p r o po s e a r c h i t e c t ur e   i t h e   p r e v i o us   w o r k[ 2],   t h e   w o r c o n t i nue s   f r o m   F P G A     pr o t o t y pi n g   i nt o   ph y s i c a l   i m p l e m e n t a t i o n   (l a y o ut t hr o ugh  A ppl i c a t i o n   S pe c i f i c   Int e g r a t e C i r c ui t   (A S IC)  de s i gn  f l ow   [20] .     3. 1 .       ASIC  D e s i gn   F l o w   F i gu r e   s h o w s   t h e   A S IC  de s i g n   f l ow   w h i c h   s t a rt s   w i t h   a   l o gi c   de s i gn   u nt i l   p h y s i c a l   i m p l e m e nt a t i o n   (l a y o ut fo r   f a b r i c a t i o n.   T h i s   w o r w i l l   b e   us i n 0. 18µ m   S i l l t e ra   T e c hn o l o g y   l i b r a r y   a n p r o c e s s   t hr o ug h   S y n o ps y s   s of t w a r e ;   V CS ,   D e s i g n   Co m p i l e r ,   IC   Co m pi l e r.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   and   ana l y s i s   of   d e di c at e d   R e al - t i m e   c l o c k   f or   c us t om i z e m i c r oc ont r o l l e r   un i t   ( M. N. A . M.   A l i as )   799       F i gu r e   3 A S IC   f l ow   of   R T de s i g n       4.   R ES U LTS   A ND  DISCUSSIO N   4. 1 .     To p   Le v e l   R TL   F i gu r e   s h o w n   t h e   T o p - l e v e l   R T L   of   t h e   pr o po s e R T ge n e ra t e us i ng  V CS   s o f t w a r e   w h i c c o n s i s t s   of   f i v e   s ub - m o dul e ;   a   f r e que n c y   di v i de r ,   f un c t i o n   c o n t r o l l e r,   rt c ,   a l a rm   a nd  o ut da t a   m o dul e .     T h e   f un c t i o o f   e a c h   m o dul e   i s   a s   b e l ow :   a.   F r e que n c y   D i v i de r     T o   g e n e r a t e ±1kH z   c l o c s o ur c e   f o r   r t c   m o dul e   f r o m   t h e   32 . 768 kH z   i n p ut   c l o c k .   b.   F un c t i o n   Co n t r o l l e   T o   c o n t r o l   t h e   f u n c t i o b i t   o n   t h e   de s i g n .   c.   R t c   M o dul e     Co unt e m o dul e   w h i c h   w i l l   c o un t   a n s t o r e   t h e   t i m e   a n d   da t e   de s c r i p t i o n   v a l ue .   d.   A l a rm   M o dul e     M o dul e   w h i c h   w i l l   s t o r e   t h e   a l a rm   s e t   v a l ue   a n c o m pa r e   w i t h   t h e   r e a l - t i m e   v a l ue   t o   gi v e   i nt e rr upt   s i g na l   w h e n   m a t c h .   e.   O ut da t a   M o dul e     S t o r e   c o n c a t e na t i o n   v a l ue   o f   t h e   t i m e   a nd  da t e   v a l ue   i 32 - b i t   b us .           F i gu r e   4 T o l e v e l   R T L   of   t h e   R T C       4. 2 .       S i m u l ati o n   Wav e fo r m   F i gu r e   s h o w s   t h e   f un c t i o na l   o ut p ut   w a v e fo r m   o f   t h e   p r o po s e T o l e ve l   R T IP   ge n e r a t e us i n g   V CS   a n D e s i g n   Co m pi l e r   s o f t w a r e .   T h e   w h o l e   w a v e fo r m   s h o w s   a l l   t h e   c o n di t i o n   a s   s t a t e b e l ow   t h e   w a ve fo r m .   I n i t i a l i z e   c o n di t i o n   i s   t o   i n i t i a l i z e   t h e   IP   by   pe r f o r m i n c y c l e s   of   a   r e s e t   s i gn a l   o n   t h e   IP .                         R T C   Ar c hit e c ture   &  S pe c ifica ti ons     L o g ic D e si g -     R e g ist e r - Tr a nsfe L e v e l (RT L )     F unc ti ona l S im ulation     L o g ic S y nthesis      Ga te - L e ve l Ve rif ica ti on      P h y sica D e sig I mpl e m e ntation       De sig n Rul e  C he c k (D R C ) &   L a y out Vs S c h e mat ic ( L VS)      S ig n - Of f St a ge   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 4 ,   N o .   2 M a y   201 9   :     796    8 01   800   T h e   f i r s t   c y c l e   i s   t o   r e s e t   t h e   f r e que n c y   di v i de r   m o dul e   t o   i ni t i a l i z e   t h e   v a l ue   of   r e gi s t e r   i n s i de   t h e   m o dul e   b e fo r e   i t   c a n   s t a rt   di v i di ng  t h e   i n pu t   c l o c s o ur c e   i nt o   de s i re c l oc s o ur c e   fo r   t h e   c o un t e r .   F o r   t h e   s e c o n c y c l e   of   r e s e t ,   i t   w i l l   r e s e t   a l l   c o n d i t i o n   t o   i t s   i ni t i a l   c o n di t i o n.   T h e   c o un t i n c o n d i t i o n   w i l l   s t a r t   i m m e di a t e l y   a f t e r   t h e   r e s e t   i s   1(a c t i v e   l ow   r e s e t ).   T h e   c o unt e r   w i l l   s t a rt   c o un t i n g   i n   t h e   r t c   m o dul e   w i t a   r e s o l ut i o n   o ±1m i l l i s e c o n d.   T h e   m a n u a l   s e t   a nd  a l a rm   s e t   w i l l   b e   t ri gge r e by   a   c e r t a i n   c o n d i t i o n   s t a t e i n   t h e   p r e v i o us   w o r [ 4 ].   T h e   a l a r m   w i l l   b e   t ri gge r e w h e n   t h e   r e a l - t i m e   va l ue   i s   m a t c h e w i t h   t h e   v a l ue   o f   t h e   a l a rm   s e t .     It   w i l l   s e n a n   i n t e rr up t   s i g na l   t o   i ndi c a t e   t h e   s e t   v a l ue   i s   m a t c h e w i t h   t h e   r e a l - t i m e   v a l ue .   T h e   r e s e t   c o n di t i o n   w i l l   b e   t r i g ge r e b y   a   l ow   r e s e t   s i gna l .   T h i s   w i l l   re s e t   a l l   t h e   v a l ue   i n   t h e   r t c   a n a l a r m   m o dul e   t o   i t s   i n i t i a l   c o n di t i o n.           F i gu r e   5 S i m u l a t i o w a v e fo r m   o f   t h e   R T C       4. 3    G e n e r a te d   Layo u t   T h e   l a y o ut   i s   ge n e r a t e us i n 0. 18µ m   S i l t t e ra   T e c hn o l o g y   o n   IC  Co m pi l e r   s o f t w a r e   (S y n o ps y s ).     T h e   o pt i m i z a t i o n   a n a na l y s i s   a r e   do n e   o n   ge n e r a t e t h e   l a y o ut   i n   t e rm   o f   pow e r   a nd  s i z e .   F i gu r e   s h o w s   t h e   f i r s t   l a y o ut   ge n e ra t e by   us i ng  w i dt h/ h e i g h t   c o n t r o l   t y pe   i n   t h e   f l o o r pl a s t a ge   w h i l e   F i gu r e   7   i s   t h e   o pt i m i z e   l a y o ut   by   us i n 0. 9   c o r e   ut i l i z a t i o n   o n   t h e   f l o o r pl a nni n g   s t a ge .   By   us i n t h e   c o r e   ut i l i z a t i o n   c o n t r o l   t y p e   fo r   t h e   f l oo r pl a n,   t h e   s i z e   i s   r e duc e by   70%.   T hi s   i s   b e c a us e   t hi s   c o n t r o l   t y p e   w i l l   ut i l i z e   90%  o f   t h e   c o r e   s i z e   fo r   t h e   s t a n da rd  c e l l   w h i l e   w i dt h / h e i g ht   c o n t r o l   t y p e   w i l l   i g no r e   t h e   ut i l i z a t i o n   o f   t h e   c o r e   a n d   w i l l   c r e a t e   t h e   c o r e   s i z e   a s   t h e   de f i n e v a l ue .   I n   t e r m   o f   pow e r ,   t h e   po w e r   c o n s um pt i o n   o f   t h e   o pt i m i z e l a y o ut   i s   r e duc e by   c r e a t i n g   a   s m a l l e r   po w e r / g r o u n ri n g .   T h e   po w e r   c o n s um pt i o n   i s   a l s o   r e duc e by   t h e   s m a l l e r   c o r e   i t s e l s i n c e   a   s m a l l e r   c o r e   w i l l   c o n t ri b ut e   t o   a   s h o r t e r   r o ut i ng.   T h e   pow e r   c o n s um p t i o n   di f f e r e n c e   be t w e e n   f i r s t   a n o pt i m i z e   l a y o ut   i s   r e duc e by   9%.   T a b l e   s h o w s   t h e   c o m pa r i s o o f   t h e   f i r s t   l a y o ut   a n d   o pt i m i z e s   l a y o ut   ge n e ra t e d   i t e rm   o f   s i z e   a nd  po w e r   c o n s um p t i o n           F i gu r e   6 .   F i r s t   l a y o ut   of   t h e   p r o po s e R T C       F i gu r e   7 O p t i m i z e l a y o ut   o f   t h e   p r o po s e R T C         T a b l e   1 .   Co m p a r i s o o f   a   F i r s t   a n d   O pt i m i z e L a y o ut   of   P r o po s e R T C   L a y o u t   S p e c i f i c a t i o n   F i r s t   l a y o u t   O p t i m i z e d   l a y o u t   S i z e   ( w i d t h   x   h e i g h t )   5 0 0 µm   x   5 0 0 µ m   1 5 0 µm   x   1 5 0 µ m   D y n a m i c   p o w e W )   1 3 7 . 3 5   1 2 5 . 0 2   L e a k a g e   p o w e r   ( n W )   5 1 2 . 2 6   5 1 8 . 4 4   T o t a l   p o w e c o n s u m p t i o n (m W )   0 . 1 3 7 9   0 . 1 2 5 5   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   and   ana l y s i s   of   d e di c at e d   R e al - t i m e   c l o c k   f or   c us t om i z e m i c r oc ont r o l l e r   un i t   ( M. N. A . M.   A l i as )   801   5.   C O N C LU S I O N   In   a   c o n c l us i o n ,   t h e   p r o po s e d e s i gn   o f   t h e   R T i n   t h e   p re v i o us   w o r ha s   b e e n   put   t hr o ug h   t h e   A S IC  de s i gn   f l ow   t o   g e n e ra t e   t h e   l a y o ut .   T h e   ge n e ra t e l a y o ut   t h e n   i s   o pt i m i z e i n   t e rm   of   s i z e   a n pow e r   c o n s um pt i o n .   T h i s   w o r w i l l   b e   c o n t i n ue t o   t h e   s i g n   o ff   s t a ge   b e fo r e   be i n s e n t   o ut   f o r   f a b r i c a t i o n .   T hi s   IP   w i l l   b e   i n t e g r a t e i nt o   t h e   m i c r o c o n t r o l l e r   a l o n gs i de   w i t h   t h e   o t h e r   IP   t o   be   f a b r i c a t e d.   T h e   m a i n   c o n t ri b ut i o of   t hi s   R T de v e l o pm e n t   i s   t o   p r o v i de   t h e   c us t o m i z e m i c ro c o n t r o l l e w i t i t s   o w n   t i m e   a nd  d a t e   s y s t e m   t o   m a na ge   v a r i o us   t i m e - b a s e a p pl i c a t i o n   w i t h o ut   e xt e rna l   R T b e i n g   us e w i t t h e   m i c r o c o n t r o l l e r.       A C K N O WL ED G E M EN TS   T h i s   p r o j e c t   i s   s po n s o r e b y   T a l e nt   Co r p.   M a l a y s i a   i c o l l a b o r a t i o n   w i t I nt e l   M a l a y s i a   a nd  C E D E C   U S M   fo r   3D   (D e m a n d ,   D r i v e n ,   a n D e v e l o p)  pr o gra m .   T h e   a ut h o r   a l s o   w o ul l i ke   t o   a c kn o w l e dge   t h e   s uppo r t   f r o m   t h e   T a b u n P e n y e l i di k a n   J a n g ka   P e n de u n de r   a   g ra n t   num b e r   o f   9009 - 00025  f r o m   U n i v e r s i t i   M a l a y s i a   P e rl i s   (U n i M A P ) .       R EF ER EN C ES     [ 1]   " R e a l - T i m e   C l o c ks   ( R T C )   I C s   -   M a x i m " ,   M a xi m i n t e g r a t e d . c o m ,   20 16.   [ O nl i ne ] .   A v a i l a b l e : ht t ps : / / w w w . m a xi m i nt e g r a t e d . c o m / e n/ p r o duc t s / di g i t a l / r e a l - t i m e - c l o c ks . ht m l .   [ A c c e s s e d:   27 -   F e b -   2018] .   [ 2]   J a v i e r   J a l l e ,   M i k e l   F e r na n de z ,   J a um e   A be l l a ,   J a A nde r s s o n,   M a t hi e P a t t e ,   L uc a   F o s s a t i   M a r c o   Z ul i a ne l l o ,   F r a nc i s c o   J .   C a z o r l a , " C o nt e n t i o n - A w a r e   P e r f o r m a nc e   M o ni t o r i ng   C o unt e r   S uppo r t   f o r   R e a l - T i m e   M P S o C s " ,   20 16  11t h   I E E E   S y m p o s i um   o I ndus t r i a l   E m be dde S y s t e m s   ( S I E S ) ,   23 - 25  M a y   2016,   K r a ko w ,   P o l a nd .   [ 3]   N i l e s hk um a r   P a nd e y   a nd  D o i na   B e i n,   W e a p pl i c a t i o f o r   s o c i a l   ne t w o r k i ng   us i ng   R T C , 20 18  I E E E   8t A nnua l   C o m put i ng   a n C o m m uni c a t i o W o r ks ho a n C o nf e r e nc e   ( C C W C ) ,   8 - 10   J a n.   20 18 ,   L a s   V e g a s ,   N V ,   U S A   [ 4]   M o hd  A l i a s ,   M . N . A . ,   M o hy a r ,   S . N .   " A r c hi t e c t u r a l   de s i g pr o po s a l   f o r   a   r e a l - t i m e   c l o c f o r   w i r e l e s s   m i c r o c o nt r o l l e r   uni t "   ( 201 7)   E P J   W e b   o f   C o nf e r e nc e s ,   1 62,   a r t .   no .   010 72   [ 5]   D a v i R uf f i e ux ,   F r a nz   P e ng g ,   N i c o l a   S c o l a r i ,   F r é d é r i c   G i r o ud ,   D a ni e l   S e v e r a c ,   T ha nh  L e ,   S i l v i o   D a l l a   P i a z z a ,   O l i v i e r   A ubr y ,   " 11. 5   A   3. 1 . 0 . 8m m 240nA   1. 25 - to - 5. 5V   32kH z - D T C X O   R T C   m o dul e   w i t h   a n   o v e r a l l   a c c ur a c y   o f   µ1ppm   a nd   a n   a l l - d i g i t a l   0 . 1 ppm   c o m pe ns a t i o n - r e s o l ut i o s c he m e   a t   1H z " 201 I E E E   I nt e r n a t i o na l   S o l i d - S t a t e   C i r c ui t s   C o nf e r e nc e   ( I S S C C ) 31   J a n . - F e b.   20 16 ,   S a n   F r a nc i s c o ,   C A ,   U S A   [ 6]   N X P   s e m i c o nduc t o r ,   " R e a l - t i m e   c l o c k/ c a l e nd a r , "   P C F 8563 ,   R e v . 11 ,   da t a s h e e t ,   O c t .   2 016   [ 7]   " Q ua r t z   C r y s t a l   O s c i l l a t o r   a nd   Q ua r t z   C r y s t a l s " ,   B a s i c   E l e c t r o ni c s   T ut o r i a l s ,   20 17 .   [ O nl i n e ] .               A v a i l a b l e :   ht t p: / / w w w . e l e c t r o ni c s -   t ut o r i a l s . w s / o s c i l l a t o r / c r y s t a l . ht m l .   [ A c c e s s e d:   12 -   N o v -   2017]   [ 8]   A a t m e s S h r i v a s t a v a ,   D i vy a   A ke l l a   K a m a k s hi ,   a nd  B e n t o H .   C a l ho un ,   " 1. nW ,   32 . 76 kH z   X T A L   O s c i l l a t o r   O pe r a t i o na l   F r o m   a   0 . 3   V   S upp l y " ,   I E E E   J o ur na l   o f   S o l i d - S t a t e   C i r c ui t s   ( J S C C ) ,   V o l .   51 ,   N o .   3 ,   M a r c 2 016 .   [ 9]   Ju - H y un  P a r k,   S ung   H a D o ,   S ung   J i K i m ,   H o - C he o l   R y u,   a nd  K a ng - Y oo L e e ,   " A   D e s i g of   4. 19M H z   R e a l   T i m e   C l o c G e ne r a t o r   w i t T r i p l e   m o de   f o r   F a s t   s e t t l i ng ,   C ur r e nt   R e du c t i o a nd  L o w   N o i s e   i 0. 1 8um   C M O S   " ,   20 16  I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o E l e c t r o ni c s ,   I nf o r m a t i o n,   a n C o m m uni c a t i o ns   ( I C E I C ) ,   27 - 30  J a n .   20 16 ,   D a   N a ng ,   V i e t na m .   [ 10]   P y o un g w o P a r k,   D a v i R uf e ux ,   a nd  K o   A .   A .   M a k i nw a ,   " A   T he r m i s t o r - B a s e d   T e m p e r a t u r e   S e n s o r   f o r   a   R e a l - T i m e   C l o c W i t 2   p pm   F r e q ue nc y   S t a bi l i t y   " ,   I E E E   J o ur na l   o f   S o l i d - S t a t e   C i r c ui t s   ( J S C C ) ,   V o l .   50 ,   N o .   7 ,   2015 .   [ 11]   " I nt r o duc t i o t o   I ² C   a nd  S P I   pr o t oc o l s     B y t e   P a r a d i g m     S pe e up  e m b e dd e s y s t e m   v e r i f i c a t i o n" ,   B y t e pa r a d i g m . c o m ,   2017.   [ O n l i ne ] .   A v a i l a bl e :   h t t p: / / w w w . by t e pa r a d i g m . c o m / a ppl i c a t i o ns / i nt r o duc t i o n - to - i 2c - a nd - s pi - p r o t o c o l s / .   [ A c c e s s e d:   12 -   N o v -   2017] .   [ 12]   N X P   S e m i c o nduc t o r ,   " I 2C - bus   s pe c i f i c a t i o a nd   u s e r   m a nua l , "   U M 10204 ,   R e v .   , U s e r   M a nu a l ,   A pr   20 14.   [ 13]   " S P I   I nt e r f a c e   -   T u t o r i a l " ,   C o r e l i s . c o m ,   20 17 .   [ O nl i n e ] .   A v a i l a b l e : ht t p: / / w w w . c o r e l i s . c o m / e duc a t i o n/ S P I _T ut o r i a l . h t m .   [ A c c e s s e d:   12 -   N o v -   2017]   [ 14]   " A M B A   s pe c i f i c a t i o 2 . 0 , "   e d:   A R M   L t d. ,   19 99.     [ 15]   " C o r t e x - M   S y s t e m   D e s i g K i t   T e c hn i c a l   R e f e r e nc e   M a nua l , "   e d:   A R M   L t d . ,   2 011   [ 16]   A bhi j e e t   P a u ni k a r ,   R o ha G a v a nka r ,   N a c hi k e t   U m a r i k a r ,   K . S i v a s a nk a r a n,   " D e s i g a nd  I m pl e m e nt a t i o o f   A r e a   E f f i c i e nt ,   L o w   P o w e r   A M B A - A P B   B r i dg e   f o r   S o C " 2014  I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o G r e e C o m put i ng   C o m m uni c a t i o a nd   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   ( I C G C C E E ) 6 - M a r c h   201 4,   C o i m ba t o r e ,   I ndi a .   [ 17]   K i r a R a w a t ,   K a n i ka   S a h ni ,   S uj a t a   P a nde y " R T L   i m pl e m e n t a t i o f o r   A M B A   A S B   A P B   pr o t o c o l   a t   s y s t e m   o c hi l e v e l " 20 15  2 n d   I nt e r n a t i o na l   C o nf e r e nc e   o S i g na l   P r o c e s s i ng   a n I nt e g r a t e N e t w o r ks   ( S P I N ) ,   19 - 20  F e b.   201 5,   N o i da ,   I ndi a .     [ 18]   K i r a R a w a t ,   K a n i ka   S a hni ,   S uj a t a   P a nd e y ,   J y o t i   R a w a t   a nd  S ud h a ns h uT r i pa t h i ,   " I m pl e m e nt a t i o of   A M B A   A P B   br i dg e   w i t e f f i c i e nt   d e p l oy m e nt   o f   s y s t e m   r e s o ur c e s " ,   2 015  I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o C o m put e r ,   C o m m uni c a t i o a nd   C o nt r o l   ( I C 4) ,   10 - 12   S e pt .   2015 ,   I n do r e ,   I ndi a   [ 19]   A ns hu  G a u r ,   P i y us S h a r m a   a n S h i v   P r a t a P a nd e y ,   " H D L   a nd  t i m i ng   a na l y s i s   o f   A M B A   A H B   o F P G A   pl a t f o r m " 2017  R e c e nt   D e v e l o pm e n t s   i C o nt r o l ,   A ut o m a t i o &   P o w e r   E ng i ne e r i ng   ( R D C A P E ) ,   26 - 27  O c t .   2017 ,   N o i da ,   I ndi a .   [ 20]   C hi ng - W e H s a nd  K ue i - A nn  W e n,   " M o no l i t h i c   I nt e g r a t i o o f   D i g i t a l   M E M S   T he r m o m e t e r   a nd  t e m pe r a t u r e   c om pe ns a t e R T C   o 1P 6M   A S I C   c om pa t i b l e   C M O S   M E M S   p r o c e s s " 2018  I E E E   I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n   S e m i c o nduc t o r   E l e c t r o ni c s   ( I C S E ) ,   15 - 17   A ug .   2018 ,   K ua l a   L um pu r ,   M a l a y s i a .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.