本文介紹了低端微控制器單元中可用的內(nèi)部RC振蕩器校準(zhǔn)機(jī)制。介紹了自動校準(zhǔn)的基本校準(zhǔn)程序和注意事項(xiàng)。

MCU中的內(nèi)部振蕩器微調(diào)

由于它們的缺點(diǎn)，MCU中的內(nèi)部振蕩器具有微調(diào)其頻率的機(jī)制，與樂器不同。這通常是通過一個微型電容替代盒調(diào)整振蕩器的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，可在一定精度范圍內(nèi)產(chǎn)生任何電容。例如，考慮以下電容器網(wǎng)絡(luò)，這些電容器可以并聯(lián)組合以產(chǎn)生從0nF到255nF的任何整數(shù)電容。

開關(guān)有條件地包括2次方的電容器。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進(jìn)行充電和放電來工作，因此這些開關(guān)需要是模擬的。出于這個原因，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。有很多商用傳輸門IC，如CD4016、CD4066和CD4053。

有關(guān)傳輸門的更多信息，請閱讀RobertKeim的文章TheCMOSTransmissionGate。

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)部時鐘源微調(diào)寄存器，廣泛用于s08系列。

對于S08系列的某些成員，該寄存器稱為ICSTRM（內(nèi)部時鐘源微調(diào)）。這是一個8位寄存器，二進(jìn)制復(fù)位值為10000000。這8位控制電容替換模塊，進(jìn)而影響振蕩器的周期：此寄存器的值越高，電容和周期越高。當(dāng)然，這對頻率有相互影響。

簡單的校準(zhǔn)程序

這是您可以在MCU上執(zhí)行的一個很好的修整程序：

運(yùn)行一個生成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），您將為微調(diào)寄存器估計的更改將因某些未知因素而關(guān)閉。迭代處理了這種不規(guī)則性。

自動化這個過程

您可能希望為您的應(yīng)用程序自動執(zhí)行此過程，以便您的程序在上電時校準(zhǔn)振蕩器，作為引導(dǎo)序列的一部分。

為此，您將需要一個可靠的時鐘參考來與您的MCU生成的固定頻率信號進(jìn)行比較。盡管這似乎毫無意義，因?yàn)槟紫纫苊馐褂猛獠繒r鐘信號，但該外部信號不必滿足您的時鐘要求；它必須是準(zhǔn)確和穩(wěn)定的。

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漂亮計算器的工程師。然而，許多校準(zhǔn)函數(shù)使用逐次逼近法。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，對于一個N位修整寄存器，這需要N次迭代。

要了解ADC中的逐次逼近，您可能需要閱讀ElliottSmith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。

如果您想知道在您即將切斷設(shè)備電源時將正確的修整值寫入RAM寄存器有什么好處，那么您就大功告成了！

MCU制造商通常在非易失性存儲器中提供一個特殊位置來存儲設(shè)備的微調(diào)值。這不會自動工作：您的代碼仍然必須在啟動時從該位置獲取值并將值寫入修整寄存器。