单片机(MCU)微操控器单元中内部 RC 振荡器的优缺陷

  本文介绍了低端微操控器单元中可用的内部 RC 振荡器校准机制。 介绍了主动校准的根本校准程序和注意事项。

  在上一篇题为 MCU 内部振荡器的优缺陷的文章中，咱们提醒了微操控器单元中内部 RC 振荡器的优缺陷。

  现在咱们将探究一种技能来减轻这些缺陷，包含补偿振荡器中不精确的无源元件值。这种技能一般被称为微调、微调或校准内部振荡器。

  由于它们的缺陷，MCU 中的内部振荡器具有微调其频率的机制，与乐器不同。这一般运用微型电容代替盒调整振荡器 RC 电路中的电容来完结。

  电容替换盒包含一系列开关和电容器，可在必定精度范围内发生任何电容。例如，考虑以下电容器网络，这些电容器能够并联组合以发生从 0nF 到 255nF 的任何整数电容。

  开关有条件地包含 2 次方的电容器。例如，仅闭合右侧的三个开关会发生 7nF。 是的，它是二进制的！

  现在，由于 RC 振荡器经过对电容器进行充电和放电来作业，因而这些开关需求是模仿的。 出于这个原因，这些微型电容代替盒运用一种特别类型的开关，称为传输门或模仿开关。 这些很像继电器的半导体代替品。 它们操控数字信号并切换模仿信号。 有许多商用传输门 IC，如 CD4016、CD4066 和 CD4053。

  从程序员的视点来看，内部振荡器的频率调整归结为修正内存映射寄存器的值。 该寄存器中的位操控电容替换模块中的开关。

  关于 S08 系列的某些成员，该寄存器称为 ICSTRM（内部时钟源微调）。这是一个 8 位寄存器，二进制复位值为 10000000。这 8 位操控电容替换模块，从而影响振荡器的周期：此寄存器的值越高，电容和周期越高.当然，这对频率有相互影响。

  迭代的原因是，由于微调模块中电容器值的不确定性（例如一组高度略有不同的楼梯），您为微调寄存器估量的更改将因某些不知道要素而封闭。迭代处理了这种不规则性。

  您或许期望为您的应用程序主动履行此进程，以便您的程序在上电时校准振荡器，作为引导序列的一部分。

  为此，您将需求一个牢靠的时钟参阅来与您的 MCU 生成的固定频率信号作比较。虽然这好像毫无意义，由于您首先要避开运用外部时钟信号，但该外部信号不用满意您的时钟要求；它有必要是精确和安稳的。

  主动微调进程的另一个重要细节是算法：上述进程适用于具有示波器和美丽计算器的工程师。但是，许多校准函数运用逐次迫临法。这与逐次迫临型 ADC 运用的算法相同，其本质是二分搜索算法。毫不古怪，关于一个 N 位修整寄存器，这需求 N 次迭代。

  要了解 ADC 中的逐次迫临，您在大多数情况下要阅览 Elliott Smith 编撰的文章了解逐次迫临寄存器 ADC。

  除了对 ROM 存储器和微操控器进行编程之外，还有一些设备编程器供给有用的附加功用。有些甚至在您的微操控器上履行此微调程序，以便您方便地对一批设备做编程，微调每个单元上的内部振荡器。

  如果您想知道在您行将堵截设备电源时将正确的修整值写入 RAM 寄存器有啥优点，那么您就功德圆满了！

  MCU 制造商一般在非易失性存储器中供给一个特别方位来存储设备的微调值。 这不会主动作业：您的代码依然有必要在启动时从该方位获取值并将该值写入修整寄存器。

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