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为了提高系统性能，同时降低功耗，mcu通常提供四种时钟：) B, M) y& v1 c# H' Y1 J7 V9 O7 x
高速外部时钟（HSE）：由外接高频晶振产生。, K3 }* B. o9 G, ]. n$ d1 s
低速外部时钟（LSE）：由外接低频晶振产生，一般为32.768kHz，用于驱动实时时钟 (RTCCLK)。( T$ j% i1 z1 u
高速内部时钟（HSI）：由内部高频RC电路产生。7 S6 |) s+ {0 O9 X; B, s m
低速内部时钟（LSI）：由内部低频RC电路产生，一般为32kHz，用于驱动独立看门狗。6 {6 x3 x. ^* R! D9 i
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图1. 晶振为MCU提供精准外部时钟" a' ~, {2 d, ~2 J
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这样配置的好处是，如果采用单一时钟，频率高的话可能会导致性能过剩和功耗过高，频率高则导致性能不足，满足不了要求。多个时钟的话可以平衡功耗和性能之间的平衡。' ?% c' {6 k6 [$ S" y) W/ g
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特此说明一下，系统复位后，默认初始化的是高速内部时钟（HSI）来提供sysclock，一般为16MHz。为了提示系统性能，我们需要使能外部时钟晶振，如24MHz、32MHz等。8 k4 K" m" h! g0 b. W
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如果使用外部HSE的话，一般有两种模式：# f, ]$ `) ~* ?+ g6 H. f9 k) B
) u9 f4 @1 }3 C/ J0 L9 t; w+ w6 [（1）外部晶体/陶瓷谐振器（HSE晶体）模式
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这种模式用得比较常见，HSE晶体可以为系统提供较为精确的时钟源。在时钟控制寄存器RCC_CR中的HSERDY位用来指示高速外部振荡器是否稳定。在启动时，直到这一位被硬件置’1’，时钟才被释放出来。HSE晶体可以通过设置时钟控制寄存器里RCC_CR中的HSEON位被启动和关闭。
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图2. STM32F4系列MCU时钟模式
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该时钟源是由外部无源晶体与MCU内部时钟驱动电路共同配合形成，有一定的启动时间，精度也较高，但是一定要正确使用。1 i5 |1 R6 R) C( a, E
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（2）外部时钟源（HSE）旁路模式
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所谓HSE旁路模式，是指使用外部晶振时，无需芯片内部时钟驱动组件来辅助，直接从外界导入时钟信号，好像芯片内部的RC振荡器功能被旁路了。3 A! L, \: `, x# s) K3 `- {
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该模式下必须提供外部时钟，外部时钟信号必须连到SOC_IN引脚，此时OSC_OUT引脚对外呈高阻态。不过，使用这个旁路模式的情形不像使用外部晶体模式那么多。/ e* w- J3 n+ u
; d2 ^! F. H- B) k（3）晶振选择举例( e, ~9 r. X4 U1 a' K( m. n. N' a
6 P/ `8 j7 {1 |1 c, t: G以STM32F4系列MCU为例，旁路模式除了配置HSEON还得配置HSEBYP位。这里需要注意的是一定要选择无源晶振，即石英晶体谐振器（XTAL）作为时钟源。
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" d+ \% d0 T. [1 M L9 p首先，为了减少时钟输出的失真和缩短启动稳定时间，晶体/陶瓷谐振器和负载电容必须尽可能地靠近振荡器引脚，负载电容值必须根据所选择的晶体来具体调整等细节问题。至于选择陶瓷晶体和石英晶体，这取决于应用电路对频率精度和温度稳定性的要求。一般而言，石英晶体比陶瓷晶体的精度要高的多，频率温度稳定性也要好很多。
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: U5 c( a O8 ]6 ]' r" ^其次，如果选择了有源晶振（XO、TCXO等），用户就无法选择工作模式！由于有源晶振本身就是个完整的振荡器件，其时钟输出不依赖于外部器件振荡电路，只需要供给适当的电源就能输出时钟，无须额外的振荡驱动匹配电路。这时，我们只能将其配置为HSE旁路模式，而不是HSE晶体模式。
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另外，有源晶振价格比无源贵很多，选错了不但浪费钱财，还限制了MCU工作模式和用户发挥空间，需要大家引起注意。 * K0 S3 w$ w& o
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发表于 2022-3-23 15:11
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