Когда следует использовать внешний кристалл для этого MCU, учитывая, что внутренний генератор намного быстрее?

12

Я смотрю на этот MCU и мне было интересно, имеет ли смысл использовать внешний кристалл.

Извлечено из таблицы pg1,

* Управление Часы
- от 4 до 32 МГц кварцевого генератора
- 32 кГц генератор для RTC с калибровочным - Внутренняя 8 МГц RC с опцией х6 PLL - Внутренний кГц RC 40 генератора

- Внутренний генератор 48 МГц с автоматической подстройкой на основе доп. синхронизация *

Внутренний генератор может быть до 48 МГц. Внешний кристалл находится между 4 - 32 МГц. Зачем использовать внешний кристалл, если внутренний быстрее 48 МГц, учитывая, что внешний кристалл стоит денег и занимает место? Когда следует использовать внешний кристалл?

microcontroller stm32 crystal stm32f0 user768421
источник
4
Единственное преимущество внутреннего генератора mcu - это экономия затрат, когда не требуется дополнительная точность внешних.
Махмуд Хоссейнипур

Ответы:

24

Внутренний генератор гораздо менее стабилен, чем внешний кварцевый генератор.

Если я правильно читаю таблицу данных, внутренний генератор 48 МГц откалиброван только на заводе с точностью до 2,9% от указанной частоты - даже недостаточно для RS-232. Есть способы синхронизировать его с внешними часами, я думаю, что он предназначен для использования в ситуации с устройством USB, где вы можете привязать PLL к потоку битов USB.

Внешний кристалл обычно имеет точность около 20 частей на миллион , частей на миллион. Это 0,002% от указанной частоты. Если вам нужно еще лучше, есть даже с температурной компенсацией, ovenized кварцевые генераторы.

Кроме того, вам может потребоваться точная тактовая частота на другой частоте, обычно для связи с устройством или мастером по асинхронному каналу связи. Для этого вам может понадобиться генератор, например, с частотой 29491200 Гц (115200 * 256).

труба
источник
2
Честно говоря, 2,9% обычно достаточно для UART / RS-232 (я использовал 115200 UART с допуском не менее 3,5% [из-за несоответствия внутренней скорости передачи данных 8 МГц и скорости передачи данных RC и внутренних неточностей) в течение пары недель без каких-либо заметных изменений. ошибки); AFAIR, UART / RS-232 вполне пригодны для использования с общим несоответствием тактовых импульсов ниже 5%, а границы могут использоваться даже на один-два процента выше - также вы упустили тот факт (отмеченный другими), что вы можете использовать PLL для умножения кристаллических часов для получения скоростей так высоко, как внутреннее тактирование.
2
@vaxquis тебе повезло. 5% - это абсолютное максимальное допустимое несоответствие скорости передачи, а если отправитель и получатель находятся на 2,5% в разных направлениях, то вы находитесь на пределе.
Брюс Эбботт
6
RS232 - это стандарт напряжения и контактов, а не протокол.
old_timer
2
Если вы используете 4-кратную передискретизацию, вы, скорее всего, получите скидку от 25 до 50%. С 8х, вероятно, может быть хуже, чем с, а с 16х - даже лучше. Вы должны быть достаточно точными, чтобы пройти через один символ, после чего приемник повторно синхронизируется с начальным битом. Некоторые могут даже повторно синхронизироваться на каждом фронте, допуская еще большую ошибку. Таким образом, декодирование UART зависит от конструкции приемника. Некоторые / здравомыслящие проекты могут очень легко работать вечно с ошибкой тактового сигнала 2,9% и никогда не поскользнуться.
old_timer
3
@pipe, это вся точка 8- и 16-кратной передискретизации, чтобы получить лучшее разрешение относительно того, где края соотносятся с тем, где вы производите выборку. Возможно, части, о которых вы говорите, используют внутренние генераторы. Или, может быть, подержанные младшие инженеры, так как это довольно тривиальная вещь для проектирования. Вы можете легко синхронизировать на каждом фронте и оставаться синхронизированными вечно, даже при смещении часов. Поскольку мы не знаем, если мы не работаем там и не находимся в нужном отделе, как устроен приемник, лучше всего попытаться достичь этих нескольких процентов и или провести достаточное количество тестов, чтобы сгенерировать статистику по частоте ошибок по битам.
old_timer
10

Внутренним является генератор, обычно RC-генератор. Эти генераторы гораздо менее точны, чем кристаллы. Также эти генераторы имеют тенденцию дрейфовать при изменении температуры.

С другой стороны, кристаллы могут быть такими же точными, как и деньги, которые вы хотите потратить. Точность необходима, например, при использовании высокоскоростной связи, такой как USB. USB имеет очень жесткие допуски.

vini_i
источник
8

Смотрите эту схему на странице 16:

ST дерево часов

Похоже, вы также можете использовать кристалл в качестве входа для ФАПЧ, что позволяет вам достичь внутренних тактовых частот 48 МГц из более медленного кристалла.

pjc50
источник
7

Кристаллический генератор подает в микросхему ФАПЧ (PLL), которая может умножать и делить частоту кристалла на значения от 1 до 16. Таким образом, с кристаллом 8 МГц вы можете генерировать тактовую частоту 48 МГц для процессора. Как уже говорили другие, внешний кристалл является более точным и стабильным, чем высокоскоростной генератор на кристалле.

Стив Г
источник