如何校準(zhǔn) MCU 內(nèi)部振蕩器?

如何校準(zhǔn) MCU 內(nèi)部振蕩器?   

MCU 中的內(nèi)部振蕩器微調(diào)

由于它們的缺點，MCU 中的內(nèi)部振蕩器具有微調(diào)其頻率的機制，這通常是通過一個微型電容替代盒調(diào)整振蕩器的 RC 電路中的電容來完成的。

電容替換盒包含一系列開關(guān)和電容器，可在一定精度范圍內(nèi)產(chǎn)生任何電容。例如，考慮以下電容器網(wǎng)絡(luò)，這些電容器可以并聯(lián)組合以產(chǎn)生從 0nF 到 255nF 的任何整數(shù)電容。

電容替代網(wǎng)絡(luò)

開關(guān)有條件的包括 2 次方的電容器。例如，僅閉合右側(cè)的三個開關(guān)會產(chǎn)生 7nF，它是二進制的。

現(xiàn)在，由于 RC 振蕩器通過對電容器進行充電和放電來工作，因此這些開關(guān)需要是模擬的。出于這個原因，這些微型電容替代盒使用一種特殊類型的開關(guān)，稱為傳輸門 或模擬開關(guān)。這些很像繼電器的半導(dǎo)體替代品，它們控制數(shù)字信號并切換模擬信號。

從程序員的角度來看，內(nèi)部振蕩器的頻率調(diào)整歸結(jié)為修改內(nèi)存映射寄存器的值。該寄存器中的位控制電容替換模塊中的開關(guān)。

內(nèi)部時鐘源微調(diào)寄存器，廣泛用于 s08 系列，圖片來自恩智浦

對于 S08 系列的某些成員，該寄存器稱為 ICSTRM（內(nèi)部時鐘源微調(diào)）。這是一個 8 位寄存器，二進制復(fù)位值為 10000000。這 8 位控制電容替換模塊，進而影響振蕩器的周期 ：此寄存器的值越高，電容和周期越高. 當(dāng)然，這對頻率有相互影響。

簡單的校準(zhǔn)程序

你可以在 MCU 上執(zhí)行的一個很好的修整程序：

運行一個生成 1kHz 方波的應(yīng)用程序

迭代直到無法改進

測量生成信號的周期

將 Trim 寄存器修改為 1ms

重新編譯并運行

迭代的原因是，由于微調(diào)模塊中電容器值的不確定性，你將為微調(diào)寄存器估計的更改將因某些未知因素而關(guān)閉，迭代處理了這種不規(guī)則性。

自動化這個過程

你可能希望為你的應(yīng)用程序自動執(zhí)行此過程，以便你的程序在上電時校準(zhǔn)振蕩器，作為引導(dǎo)序列的一部分。

為此，你將需要一個可靠的時鐘參考來與你的 MCU 生成的固定頻率信號進行比較，盡管這似乎毫無意義，因為你首先要避免使用外部時鐘信號，但該外部信號不必滿足你的時鐘要求，它必須是準(zhǔn)確和穩(wěn)定的。

自動微調(diào)過程的另一個重要細節(jié)是算法：上述過程適用于擁有示波器和一名優(yōu)秀的工程師。然而，許多校準(zhǔn)函數(shù)使用逐次逼近法。這與逐次逼近型 ADC 使用的算法相同，其本質(zhì)是二分搜索算法。毫不奇怪，對于一個 N 位修整寄存器，這需要 N 次迭代。

設(shè)備程序員

除了對 ROM 存儲器和微控制器進行編程之外，還有一些設(shè)備編程器提供有用的附加功能。有些甚至在你的微控制器上執(zhí)行此微調(diào)程序，以便你方便的對設(shè)備進行編程，微調(diào)每個單元上的內(nèi)部振蕩器。

MCU 制造商通常在非易失性存儲器中提供一個特殊位置來存儲設(shè)備的微調(diào)值。這不會自動工作，你的代碼仍然必須在啟動時從該位置獲取值并將值寫入修整寄存器。

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