如何校準 MCU 內(nèi)部振蕩器?

如何校準 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，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

開關有條件的包括 2 次方的電容器。例如，僅閉合右側的三個開關會產(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，稱為傳輸門 或模擬開關。這些很像繼電器的半導體替代品，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。

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. 當然，這對頻率有相互影響。

簡單的校準程序

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用程序自動執(zhí)行此過程，以便你的程序在上電時校準振蕩器，作為引導序列的一部分。

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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