MCU 中的內(nèi)部振蕩器調(diào)整
由于其缺點(diǎn),MCU 中的內(nèi)部振蕩器配備了微調(diào)其頻率的機(jī)制,與樂器不同。這通常是通過微型電容替換盒調(diào)整振蕩器 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,可產(chǎn)生一定精度范圍內(nèi)的任何電容。例如,考慮以下電容器網(wǎng)絡(luò),它可以并聯(lián)組合以產(chǎn)生 0nF 到 255nF 的任何整數(shù)電容。
這些開關(guān)有條件地包含 2 次冪的電容器。例如,僅閉合右側(cè)的三個開關(guān)會產(chǎn)生 7nF。是的,它是二進(jìn)制的!
現(xiàn)在,由于 RC 振蕩器通過對電容器充電和放電來工作,因此這些開關(guān)需要是模擬的。因此,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。有許多商用傳輸門 IC,例如 CD4016、CD4066 和 CD4053。
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)部時鐘源調(diào)整寄存器,在 s08 系列中廣泛使用。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)部時鐘源調(diào)整)。這是一個8位寄存器,二進(jìn)制復(fù)位值為10000000。這8位控制一個電容替換模塊,進(jìn)而影響振蕩器的周期 :該寄存器的值越大,電容和周期越高。當(dāng)然,這對頻率有相反的影響。
簡單的校準(zhǔn)程序
以下是您可以在 MCU 上執(zhí)行的一個不錯的調(diào)整過程:
運(yùn)行生成 1kHz 方波的應(yīng)用程序。
迭代直到無法改進(jìn):
測量生成信號的周期。
將 Trim 寄存器修改為 1ms。
重新編譯并運(yùn)行。
迭代的原因是,由于微調(diào)模塊中電容器值的不確定性(例如一組高度略有不同的樓梯),您對微調(diào)寄存器估計的更改將因某些未知因素而偏離。迭代可以解決這種不規(guī)則性。
自動化此過程
您可能希望為您的應(yīng)用程序自動執(zhí)行此過程,以便您的程序在加電時校準(zhǔn)振蕩器,作為啟動序列的一部分。
為此,您需要一個可靠的時鐘參考來與 MCU 生成的固定頻率信號進(jìn)行比較。盡管這看起來毫無意義,因?yàn)橥獠繒r鐘信號是您首先要避免的,但該外部信號不必滿足您的時鐘要求;它必須準(zhǔn)確且穩(wěn)定。
自動微調(diào)過程的另一個重要細(xì)節(jié)是算法:上述過程適用于擁有示波器和出色計算器的工程師。然而,許多校準(zhǔn)函數(shù)使用逐次逼近方法。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 N 位調(diào)整寄存器來說,這需要 N 次迭代。
要了解 ADC 中的逐次逼近,您可能需要閱讀Elliott Smith 撰寫的文章《了解逐次逼近寄存器 ADC》 。
設(shè)備程序員
除了對 ROM 存儲器和微控制器進(jìn)行編程之外,還有一些設(shè)備編程器還提供有用的附加功能。有些甚至在您的微控制器上執(zhí)行此微調(diào)程序,以便您方便地對一批設(shè)備進(jìn)行編程,微調(diào)每個單元上的內(nèi)部振蕩器。
一些設(shè)備編程器能夠校準(zhǔn)其目標(biāo)微控制器的內(nèi)部振蕩器。
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