FUM2 FSK Funkuhrmodul - HKW-Elektronik GmbH

SPEC No.
FUM2 FSK
Version
V 0.01
FUM2 FSK
Funkuhrmodul
Datum
2012-07-04
Datenblatt
Version
Deutsch
Seite
Seite 1 of 13

Datenblatt FUM2 FSK HKW-Elektronik GmbH
1. Allgemeine Beschreibung
Der FUM2 FSK ist ein Modul um die Zeit und das Datum zu empfangen.
Das Modul FUM2 FSK (FUM2) enthält alle notwendigen Komponenten und Funktionen (außer der
Antenne) um Zeit - und Datumsinformationen zu empfangen, welche von den Zeitzeichen Sendern der
Firma Europäische Funk-Rundsteuerung GmbH (EFR) ausgesendet werden.
Das Module FUM2 verwaltet den Empfang von Zeitsignalen. Die empfangenen Zeitsignalprotokolle
werden dekodiert und die Zeit – und Datumsinformationen werden über eine serielle Schnittstelle an ein
Hostsystem übermittelt. Das FUM2 hilft also dabei neue Geräte zu erstellen, um Zeitinformationen effizient
zu übertragen und darzustellen.
Funktionen
SPEC Nr.
FUM2 FSK
� Empfangsmodul für EFR Zeitzeichensignal
� Sekundenschneller Empfang
� Für Batteriebetrieb geeignet
� Interne, automatisch synchronisierte Realtime-Clock
� Multibandempfang aller 3 Sender
� Automatische Senderauswahl
� Serielle Schnittstelle / 4800 Bd
� Hohe Zeitgenauigkeit (5 ms)
� Empfangsqualität abrufbar
� Versorgungsspannung: 1.8 V bis 3.6 V
Anwendungen
� Uhren, Wanduhren
� Werbeequipment
� Zeitbasis für Kontrollsysteme in industriellen Anwendungen
Version
V0.01
Datum
2012-03-15
Version
Deutsch
Antennenbeispiel
Seite
Seite 2 of 13

Datenblatt FUM2 FSK HKW-Elektronik GmbH
Inhaltsverzeichnis
FUM2 FSK ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
1. Allgemeine Beschreibung ----------------------------------------------------------------------------------- 2
2. Funktion ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4
2.1. Block Diagramm ----------------------------------------------------------------------------------------------- 4
2.2. Empfangsmanagement -------------------------------------------------------------------------------------- 4
2.3. Dekodierung ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 4
2.4. Echtzeituhr ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 5
2.5. Kommunikationsschnittstelle -------------------------------------------------------------------------------- 5
3. Serielle Schnittstelle ------------------------------------------------------------------------------------------ 5
3.1. Parameter ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5
3.2. Kommunikation ------------------------------------------------------------------------------------------------- 6
3.3. Befehl: Firmwareversion anfordern (VE) ----------------------------------------------------------------- 6
3.4. Befehl: Zeit/Datum anfragen (ZD) ------------------------------------------------------------------------- 6
3.5. Befehl: Empfangsqualität anfragen (RX) ----------------------------------------------------------------- 8
3.6. Befehl: Empfangsstatistik anfragen (ES)----------------------------------------------------------------- 8
4. PINOUT Beschreibung --------------------------------------------------------------------------------------- 9
4.1. PIN Layout ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 9
4.2. PIN Liste --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 9
4.3. Pin Funktionen ------------------------------------------------------------------------------------------------ 10
5. Elektrische Eigenschaften ---------------------------------------------------------------------------------- 10
5.1. Absolute Grenzdaten ---------------------------------------------------------------------------------------- 10
5.2. DC-Eigenschaften -------------------------------------------------------------------------------------------- 11
6. Anwendungsschaltung -------------------------------------------------------------------------------------- 11
7. Dimensionen --------------------------------------------------------------------------------------------------- 12
8. Verpackung ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 12
9. Bestellung ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 12
10. Änderungsbericht --------------------------------------------------------------------------------------------- 12
SPEC Nr.
FUM2 FSK
Version
V0.01
Datum
2012-03-15
Version
Deutsch
Seite
Seite 3 of 13

Datenblatt FUM2 FSK HKW-Elektronik GmbH
2. Funktion
Die Hauptfunktionen des FUM2 sind:
SPEC Nr.
FUM2 FSK
� Administration des Zeitsignalempfangs
� Automatische Auswahl des zu empfangenden Zeitzeichensignals
� Dekodierung des Zeitsignalprotokolls
� Handhabung der internen Echtzeituhr
� Kommunikation über asynchrone Schnittstelle
2.1. Block Diagramm
2.2. Empfangsmanagement
Version
V0.01
Antenna
Module
FUM2 FSK
Datum
2012-03-15
DIND
RxD
TxD
Reset
User
Application
Das FUM2 Modul ist in der Lage alle europäischen Sendestationen der EFR Zeitsignale zu
empfangen. Das Empfangsmanagement ist optimiert für eine hohe Genauigkeit der internen
Echtzeitbasis bei sehr geringer Leistungsaufnahme.
Das empfangene Zeitsignal einer der drei Stationen kann entweder manuell oder automatisch
eingestellt werden.
Empfangbare Zeitsignalsendestationen:
� DCF49 in Mainflingen (Deutschland)
� HGA22 nahe Budapest (Ungarn)
� DCF39 in Burg (Deutschland)
Empfangsstrategie
Das Zeitsignal wird empfangen:
� Nach einem Systemneustart
� Alle zwei Minuten
2.3. Dekodierung
Das FUM2 Modul dekodiert die Zeitprotokolle aller drei Sendestationen. Die erste
Synchronisierung erfolgt so schnell wie möglich und dauert bei optimalen
Empfangsbedingungen ca. 10 Sekunden.
Vdd
GND
Version
Deutsch
Seite
Seite 4 of 13

Datenblatt FUM2 FSK HKW-Elektronik GmbH
2.4. Echtzeituhr
Nach einem Systemneustart startet die Echtzeituhr (RTC) bei 00:00:00 01.01.2011.
Die Synchronisation der Echtzeituhr wird in Gang gesetzt sobald ein Zeitprotokoll empfangen
wurde. Dieses Ereignis wird angekündigt durch Aktivierung der DIND Signalleitung. Die interne
Echtzeituhr wird mit einer Genauigkeit von

Datenblatt FUM2 FSK HKW-Elektronik GmbH
3.2. Kommunikation
Die Kommunikation findet ausschließlich auf Initiative des Hosts statt. Der Host stellt eine
Anfrage, das FUM2-Modul antwortet innerhalb der nächsten 100 ms. Die Antwort erfolgt als
ASCII-String. Falls die Anfrage nicht interpretiert werden kann, antwortet das FUM2-Modul mit
?.
= „carriage return“ steht immer für das Ende der Daten.
Sofern am Ende des Datenstrings eine 16-Bit-Prüfsumme erscheint, wurde diese durch
einfache Addition aller Hex-Codes der vorher übermittelten ASCII-Zeichen gebildet. Falls
anhand der Prüfsumme ein Fehler festzustellen ist, werden die Daten ignoriert.
Die serielle Schnittstelle im Langwellenmodul arbeitet im Halbduplexbetrieb. Dadurch kann das
Modul während des Sendens von Daten keine Zeichen empfangen. Aus diesem Grund können
Zeichen verlorengehen, die der Host genau in dem Moment gesendet hat, in dem das Modul
einen Datenstring sendet. Es muss deshalb auf der Host-Seite eine entsprechende Timeout-
und Fehlerbehandlung implementiert sein.
3.3. Befehl: Firmwareversion anfordern (VE)
Das Langwellenmodul übergibt die Version seiner Software als einstellige Hauptversion und als
zweistellige Unterversion.
Version: „VE“
Funktion: Übergibt die Versionsnummer der aktuellen Software.
Anfrage (Host): VE
Beispielantwort: VE_abcdefg_yy.yy
_abcdefg - Produktbezeichnung; Länge variabel
_yy.yy - Version der Software; Länge konstant
Die Applikation muss Änderungen der Zeichenkette tolerieren. Dies bezieht sich vor allem auf
die Produktbezeichnung, welche in der Länge variieren kann.
3.4. Befehl: Zeit/Datum anfragen (ZD)
Das Langwellenmodul übergibt die Uhrzeit in UTC mit 1/256 Sek. Auflösung und
Statusinformationen der Uhrzeit. Alle Werte sind hexadezimal. Die Uhrzeit bezieht sich auf das
Ende der Übertragung, d.h. die Verarbeitungs- und die Übertragungszeit über die Schnittstelle
ist kompensiert. Anfang und Ende der Übertragung sind stets in der gleichen Sekunde. Um das
zu erreichen, erfolgt die Antwort unter Umständen leicht verzögert.
Zeit/Datum: „ZD“
Anfrage (Host): ZD
Beispielantwort: ZDc70d1c0803080901e204f4
SPEC Nr.
FUM2 FSK
Version
V0.01
(Montag, 03.08.09, 08:28:13 Uhr UTC + 199/256 s, Sommerzeit, Zeit
gültig)
Datum
2012-03-15
Version
Deutsch
Seite
Seite 6 of 13

Datenblatt FUM2 FSK HKW-Elektronik GmbH
Bedeutung der Zeichen:
SPEC Nr.
FUM2 FSK
Zeichenposition Bedeutung Beispiel
0, 1 „ZD“ ist die Identifikation dieses Strings
2, 3 1/256 s der Uhrzeit 0xc7, 199/256 s
4, 5 Sekunden der Uhrzeit 0x0d
6, 7 Minuten der Uhrzeit, 0x1c
8, 9 Stunden der Uhrzeit 0x08
10, 11 Tag 0x03
12, 13 Monat 0x08
14, 15 Jahr 0x09
16, 17 Wochentag (Montag ist 1, Sonntag ist 7) 0x01, Montag
18, 19 Statusbyte
Version
V0.01
Bit0: Ankündigung Wechsel So/Wi bzw. Wi/So
Bit1: Bei Sommerzeit = 1, Bei Winterzeit = 0
Bit2: Schaltjahr = 1, sonst = 0
Bit3: Genauigkeit 5 ms
< = 5ms = 1, >= 5ms = 0
Bit4: Genauigkeit 20 ms
< = 20ms = 1, >= 20ms = 0
Bit 5: Genauigkeit 40 ms
< = 40ms = 1, >= 40ms = 0
Bit 6: reserviert
Bit7: wenn Zeit gültig = 1, sonst = 0
Datum
2012-03-15
0xe2
20, 21, 22, 23 Prüfsumme 0x04f4
Beim Jahreswert in der Position 14,15 werden nur die letzten beiden Stellen übertragen.
Beschreibung der Position 18, 19:
Bit 0 bis 2
Die Ankündigung des Wechsels zwischen Sommerzeit und Winterzeit ist im Bit 0 mit dem Wert
1 definiert. Sobald die Sommer- bzw. Winterzeit in Bit 1 gesetzt ist, wird Bit 0 auf den Wert 0
zurückgesetzt. Die Ankündigung findet eine Stunde vor dem Wechsel statt. Die Umschaltung
zwischen Sommerzeit und Winterzeit wird in Bit 1 angezeigt. Die Uhrzeit wird immer in UTC
übertragen.
Die Uhrzeit wird im Modul geführt und regelmäßig aktualisiert. Durch höher priorisierte
Telegramme auf dem Sender kann das Zeitsignal verdrängt werden, oder es können zeitlich
begrenzte Störungen auftreten. Dadurch kann sich die Genauigkeit der Zeit reduzieren. Die
interne Uhr hat eine Gangabweichung von maximal 2s / Tag
Bit 3 bis 5
Bit 3 bis Bit 5 definieren die Genauigkeit der Zeit, die an der Schnittstelle übergeben wird.
0
1
Version
Deutsch
Seite
Seite 7 of 13

Datenblatt FUM2 FSK HKW-Elektronik GmbH
Bit 6
reserviert
Bit 7
Bit 7 ist bis zum ersten Empfang der Uhrzeit gleich 0. Danach ist das Bit 7 gleich 1 und die
Uhrzeit kann übernommen werden. Wird innerhalb von 24 Stunden kein Zeittelegramm
empfangen wird Bit 7 auf 0 gesetzt.
3.5. Befehl: Empfangsqualität anfragen (RX)
Die Empfangsqualität wird maximal sekündlich aktualisiert. Durch die Anfrage der
Empfangsqualität wird der Empfänger aktiv geschaltet, eine dauernde Abfrage erhöht den
Energieverbrauch des Moduls erheblich und sollte vermieden werden. Bei der ersten Abfrage
wird das Modul aktiviert und es wird der Wert a zurückgegeben. Das Modul bleibt 15 Sekunden
aktiv. Der Wert ist erst 10 Sekunden nach der ersten Abfrage aussagekräftig, da er davor durch
die Mittelwertbildung verfälscht wird.
Empfangsqualität: „RX“
Anfrage (Host): RX
Antwort: n
n steht für die Empfangsqualität. Der Wertebereich liegt zwischen 0 und 9
� Wert 0 steht für keinen Empfang
� Wert 9 steht für sehr guten Empfang
� Wert a steht für kein Wert vorhanden
3.6. Befehl: Empfangsstatistik anfragen (ES)
Die Empfangsstatistik wird fortlaufend aktualisiert. Der Wertebereich liegt zwischen 0 und 100
und stellt das Verhältnis zwischen empfangenen und verworfenen Telegrammen dar. Hiermit ist
eine langfristige Bewertung der Empfangsqualität möglich.
Empfangsstatistik: „ES“
Host: ES
Antwort: xxx
xxx steht für den Wertebereich von 000 bis 100
SPEC Nr.
FUM2 FSK
Version
V0.01
Datum
2012-03-15
Version
Deutsch
Seite
Seite 8 of 13

Datenblatt FUM2 FSK HKW-Elektronik GmbH
4. PINOUT Beschreibung
4.1. PIN Layout
4.2. PIN Liste
SPEC Nr.
FUM2 FSK
PIN Symbol Function
Version
V0.01
Datum
2012-03-15
I/O Active
State
X1.1 GND Ground reference --- ---
X1.2 VDD
Positive power supply
voltage
--- ---
Remarks
X1.3 TxD Transmit data O serial interface to application host
X1.4 RxD Receive data I serial interface to application host
X1.5 /RST System reset I low
X1.6 DIND Data indicate O high indicating new data
X1.7 --- no function --- --- reserved for future use
X1.8 --- no function --- --- reserved for future use
X1.9 --- no function --- --- reserved for future use
X1.10 --- no function --- --- reserved for future use
X2.1 ANTB2 Antenna input --- ---
X2.2 ANTB1 Antenna input --- ---
X2.3 --- no function --- --- reserved for future use
X2.4 --- no function --- --- reserved for future use
Pins ohne Funktion müssen offen gelassen werden.
Version
Deutsch
Seite
Seite 9 of 13

Datenblatt FUM2 FSK HKW-Elektronik GmbH
4.3. Pin Funktionen
GND Supply Ground
GND ist die Referenzmasse für Logik und I/O Pins.
VDD Power supply voltage
VDD ist die Versorgungsspannung. Es wird empfohlen eine rauschfreie Versorgungsspannung bereit zu
stellen.
/RST System reset
Der Reset Eingang RESET ist low-aktiv und hat einen eingebauten Pull-up Widerstand. Der Pin /RST wird
entweder offen gelassen oder mit VDD verbunden.
RxD Receive data
Ist die Empfangsleitung des FUM2. Im Ruhezustand ist das Signal im low Bereich. Muss mit TxD der
jeweiligen Gegenstelle verbunden werden.
TxD Transmit Data
Ist die Sendeleitung des FUM2. Im Ruhezustand ist das Signal im low Bereich. Muss mit RxD der
jeweiligen Gegenstelle verbunden werden.
DIND Data indicate
Dieses Signal kündigt den Empfang neuer Daten vom Zeitzeichensender an. In diesem Fall geht das
Signal in den high Bereich. Danach können Daten vom FUM2 gelesen werden. Ist dies geschehen geht
das Signal wieder zurück in den low Bereich.
5. Elektrische Eigenschaften
5.1. Absolute Grenzdaten
Pos. Parameter Bedingung Symbol min. max. Einheit
1 Lagerungstemperatur TST - 55 +150 °C
2 Spannung an VDD In Bezug auf VSS VDD 0 4.3 V
3 Spannung an anderen Pins In Bezug auf GND VPIN - 0.3 VDD+0.3 V
4 Gesamtverlustleistung (1) PDIS 800 mW
5 Max. Strom aus GND Pin ISS max 250 mA
6 Max. Strom in VDD Pin IDD max 250 mA
7 Eingangsklemmenstrom VI < 0 oder VI > VDD IIK n.d. n.d. mA
8 Ausgangsklemmenstrom VO < 0 oder VO > VDD IOK n.d. n.d. mA
Anmerkung 1: Gesamtverlustleistung berechnet sich aus: PDIS = VDD x {IDD – Σ IOH} + Σ {(VDD – VOH) x IOH} + Σ (VOL x IOL)
Anmerkung 2: Belastungen die höher sind als unter „Absolute Grenzdaten“ angegeben, können das Gerät nachhaltig
schädigen. Ein Betrieb des Geräts außerhalb der oben angegeben Spezifikationen ist nicht vorgesehen. Ein
SPEC Nr.
FUM2 FSK
Version
V0.01
Datum
2012-03-15
Version
Deutsch
Seite
Seite 10 of 13

Datenblatt FUM2 FSK HKW-Elektronik GmbH
SPEC Nr.
FUM2 FSK
Betrieb des Geräts unter den als maximal angegebenen Bedingungen über einen längeren Zeitraum kann
negativen Einfluss auf die Lebensdauer des Geräts haben.
Legende: n.d. = nicht definiert
5.2. DC-Eigenschaften
Standard Betriebsbedingungen (wenn nicht anders festgelegt)
Pos. Parameter Bedingung Symb. min. typ. max. Einheit
1 Betriebstemperatur TA - 20 +60 °C
2 Versorgungsspannung VDD 2.0 3.6 V
3 Versorgungsstrom IDD
4 a) Integrierter Versorgungsstrom Vdd = 3.0 V IINT --- 70 --- µA
5 b) Impulsstrom IMAX --- 2.3 3.5 mA
6 Eingangsspannung low
(RxD)
7 Eingangsspannung high
(RxD)
8 Ausgangsspannung low
(all other pins)
9 Ausgangsspannung high
(all other pins)
6. Anwendungsschaltung
Version
V0.01
Datum
2012-03-15
VIL 0 0.3 x
VDD
VIH 0.7 x
VDD
Version
Deutsch
V
VDD V
IOL=+0.5mA VOL VSS 0.5 V
IOH= -0.5mA VOH VDD-0.7 --- 0.15 VDD V
Seite
Seite 11 of 13

Datenblatt FUM2 FSK HKW-Elektronik GmbH
7. Dimensionen
8. Verpackung
n.d.
9. Bestellung
Erweiterte Typnummer Verpackung Anmerkungen
FUM2 FSK
Dekodiermodul – Zeit/Datum
10. Änderungsbericht
SPEC Nr.
FUM2 FSK
Version
V0.01
Datum
2012-03-15
n.d.
Verpackungseinheit =
n.d. Stückzahl pro Box
Version Änderungen Autor
V0.01 UV
Version
Deutsch
Seite
Seite 12 of 13

Datenblatt FUM2 FSK HKW-Elektronik GmbH
HKW-Elektronik GmbH
Industriestraße 12
D-99846 Seebach
Germany
Tel.: +49 (0)36929 82330
Fax: +49 (0)36929 82339
Internet: http://www.hkw-elektronik.de
email: kontakt@hkw-elektronik.de
SPEC Nr.
FUM2 FSK
Version
V0.01
Datum
2012-03-15
Vertrieben von:
Version
Deutsch
Seite
Seite 13 of 13