stm32使用超高精度的同步时钟的设计
来源:互联网 发布:html5网页小游戏源码 编辑:程序博客网 时间:2024/06/06 03:58
有些场合可能需要超高精度的同步时钟,比如0.5ppm甚至更低的时钟,并且保证多台设备很好的重复率,因此这篇文章主要讲述如何设计基于stm32的超高精度的时钟。
首先时钟精度要0.5ppm甚至更低的话,显然要使用txco,也就是温补晶振,0.5ppm的温补晶振市面上比较常见,体积很小(2520),并且价格很便宜,两三元一片,因为这种类型的晶振广泛引用于手机,GPS等需要精密时钟的地方,因此种类多价格低,但是相反的振荡频率只有那么几种,这几种中我么能用的也就是19.2mhz和26mhz两种。考虑2的倍数的问题,19.2mhz的最佳。
本次设计使用19.2mhz的有源温补晶振最为stm32的时钟源,这里我选择型号KT2520F19200ACW28PAA ,-30到80度范围,0.5ppm的精度,2.8V的供电。
电路如图所示,经过验证,把有源晶振的信号输出通过一个电容直接耦合到stm32的oscin脚位即可使用。
stm32程序上主要有一下几点设计:
首先:启动函数:重新设计时间
static void SetSysClockTo72(void){ __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0; uint32_t t=100000; /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/ /* Enable HSE */ <span style="white-space:pre"></span>while(t--); RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON); /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */ do { HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY; StartUpCounter++; } while((HSEStatus == 0)); if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET) { HSEStatus = (uint32_t)0x01; } else { HSEStatus = (uint32_t)0x00; } if (HSEStatus == (uint32_t)0x01) { /* Enable Prefetch Buffer */ FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE; /* Flash 2 wait state */ FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY); FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_2; /* HCLK = SYSCLK */ RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;<span style="white-space:pre"></span> <span style="white-space:pre"></span>//hserfenp /* PCLK2 = HCLK */ RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1; /* PCLK1 = HCLK */ RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2; /* PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */ RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE | RCC_CFGR_PLLMULL)); RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL5);<span style="white-space:pre"></span>//5倍频,获得9.2Mhz*5=48MHz时钟<span style="white-space:pre"></span>RCC->CFGR |= (uint32_t)0x20000;<span style="white-space:pre"></span>//时钟二分频<span style="white-space:pre"></span>19.2MHZ分配得到<span style="white-space:pre"></span>9.6Mhz<span style="white-space:pre"></span> /* Enable PLL */ RCC->CR |= RCC_CR_PLLON; /* Wait till PLL is ready */ while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0) { } /* Select PLL as system clock source */ RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW)); RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL; /* Wait till PLL is used as system clock source */ while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08) { } } else { /* If HSE fails to start-up, the application will have wrong clock configuration. User can add here some code to deal with this error */ }}
其中关键地方是将系统获得48MHz,因为我们要使用stm32的usb,usb的时钟必须是48MHz的,而usb时钟只支持1分配和1.5分频,因此系统时钟必须是72mhz和48mhz才工作。
校准
然后按照我们的需要来设定定时器,即可,此处的48mhz的时钟的精度也是非常高的,也是0.5ppm的精度。
然后再进行最后一部,校准,这里为什么校准呢,因为我们说的0.5ppm精度是频偏,也就是假设频率是19200000hz的话,在这个频率范围内因为温度导致的偏移不会超过0.5*10e-6,因为电压导致的偏移不会超过0.2*10e-6,因为负载导致的偏移不会超过0.1*10e-6 这些精度都非常高,但是他们都是频偏。晶振有一个原始频率,19.2MHz的一批晶振不一定每一个的频率都是19200000hz,可能有的是19200001hz,有的是19200002hz,因此我们需要来拟合这个固有偏差。
通过几分钟的累计测量可以得到这个固有偏差,然后计算出常数来弥合他即可。
最后经过校准后的精度,在同一温度下的偏差小于0.1ppm,非常精准,非常适合应用在各种超高精度的引用环境
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