通过使用实时时钟，在电子设备打开时，无需参考任何外部源，该电子设备就能获取日期和时间。即便该元件断开所有外部电源长达数月甚至数年，实时时钟仍须能够完美工作。
不应将微控制定时器同实时时钟混为一谈
大多数微控制器包含定时器功能，可计算元件启动后经过的时间。由于它在元件关闭后归零，所以无法作为真正的实时时钟。真正的实时时钟很可能是整个设备的系统电源断开后唯一工作的部分，因此它通常使用一块专用于此的单个小电池供电的独立芯片。
由于实时时钟须工作的时间较长且电源容量小，因此必须为低能耗。为节省电池电源，实时时钟通常使用系统电源工作，只有在因系统关闭而没有系统电源后才使用电池。
所有功能都基于振荡器
实时时钟的关键部件是晶体振荡器。该振荡器的工作频率为 32,768-kHz，因为这样可以实现每秒 215 次振动，十分方便。同电池一样，晶体可以植入实时时钟内，或须从外部提供。当然，内部装有较多部件的实时时钟芯片会比简洁版本大得多。
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Texas Instruments 的 BQ32002DR 是一款由 Arrow Electronics 提供的基础款实时时钟。这款 8 针的设备包含在 SOIC 封装内且不包含内部备用电池或晶体，而它所在的封装占 20 平方毫米的板上空间。
该设备的数据表显示，它采用行业标准的 I2C 串行数据总线向整个系统传输时间信息，或从用户处接收关于正确日期和时间的信息。在系统电压降低到给定电压阈值以下时，BQ32002DR 会自动进入待机状态。在该状态中，它仅消耗大约以一安培的单位释放电流。值得注意的是，为了替代电池，该元件可转而使用 0.22 法拉的超级电容器。
图1：BQ32002DR 结构图（来源：Texas Instruments）
如今，许多更先进的实时时钟包含自身的附加功能，可将系统的 VCC 打开，从而有效地唤醒它。实时时钟通过内部的用户可编程定时器实现该功能。
可穿戴设备面临的挑战
STMicroelectronics 的 M41T62LC6F 是一款实时时钟芯片，是专为用于可穿戴设备的新款设备之一。它所面临的挑战是低占板面积，以及最重要的低功率。该设备占用约 5 平方毫米面积，在待机模式下消耗 350 毫微安培电流，并能够以最低一伏特的电压工作。尽管占板面积极小，但事实上，该实时时钟拥有自己的晶体振荡器。
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M41T62LC6F 数据表显示它是 M41T6x 系列设备的一份子。M41T62LC6F 采用 400 kHz I2C 串行数据总线与 CPU 通信。尽管尺寸很小，但该元件出人意料地加入了一个警报功能，以在预先选定的时间唤醒系统。该实时时钟包含八个内部计数器以计算世纪、年、月、日，星期、小时、分以及最后地秒，全部为 BCD 格式。
更进一步
在许多类型的电器应用中，只有实时控制器需要以极低电流工作，因为一旦设备重新开启，它就可以使用正常系统电源。但是，在如今使用可穿戴设备和 IoT 的新世界中，无论设备是在睡眠中还是在完全工作模式，只能使用超低功率。因此，考虑在装有微控制器的相同低功率芯片中兼容实时时钟就是合情合理的做法了。STMicroelectonics 凭借自己的 STM32L4 微控制器系列产品做到了这一点，该产品板载了由 Arrow Electronics 供应的实时时钟。
为您的下一款应用程序挑选实时时钟时的 5 大考量
1) 待机期间实时时钟需要多少功率？
2) 实时时钟是否包含内置电池？
3) 是否有内置晶体？
4) 设备的最终配置是否需要它在特定时间自动开启？
5) 它的重量和体积是否小到适用于 IoT 和可穿戴设备？
实时时钟的新发展
随着物联网 (IoT) 和可穿戴设备的出现，新型行军装备需要更小、更便宜并且最重要的是更低的功耗。不同于桌面环境，甚至不同于如今的移动设备世界，这些新类型的设备上所有的用途能够使用的电能极为有限。即便设备处于活动状态，也是如此。
如我们所见，改变设计考量可在有些情况下让实时时钟包含在微控制芯片中而非作为独立元件更为合理。新的实时时钟将具备节约电能的特点，这不仅仅是在待机状态下，也是在它们和它们的设备处于活动状态时。符合这种极端的新能源挑战的努力将塑造实时时钟的后续发展。