好久沒更新文章了，我還有個(gè)公眾號呢？

8M晶體不起振是什么現(xiàn)象？

最近公司做了幾塊基于STM32的板子，芯片是用的F103CBT6，打樣焊接回來，先測試一下硬件是否能正常工作，簡單寫了個(gè)測試代碼，看看程序下載運(yùn)行，GPIO控制這些是否正常，很簡單的一個(gè)程序，LED每100ms翻轉(zhuǎn)一次：

#include "main.h"

int main(void)
{
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    delay_init();
    led_init();

    while(1)
    {
        led_set(1, ON);
        led_set(2, ON);
        led_set(3, ON);
        led_set(4, ON);
        delay_ms(100);

        led_set(1, OFF);
        led_set(2, OFF);
        led_set(3, OFF);
        led_set(4, OFF);
        delay_ms(100);  
    }
}

程序下載，運(yùn)行，有一些奇怪的地方，程序中是每100ms變化一次，可實(shí)際觀察卻是近1s閃爍一次。

示波器一測，實(shí)際上是900ms閃爍一次。改了個(gè)其他的時(shí)間1ms，10ms等，發(fā)現(xiàn)都是實(shí)際設(shè)置的9倍時(shí)間，這是為什么呢？

8M晶體為什么不起振

示波器探頭一量晶振的兩個(gè)管腳，沒有波形！

難道是焊接問題，我又拿了另外一塊新板子，沒燒程序的，同樣是沒有波形。

為了排除程序配置的問題，我又找了一塊正常的開發(fā)板，運(yùn)行正常，延時(shí)時(shí)間也能對上，說明程序是沒問題的！

我又量了開發(fā)板上的晶振波形，兩個(gè)管腳都是1v-3.3v，8M頻率的正弦波，如下圖所示：

于是便開啟了硬件調(diào)試模式，一頓操作猛如虎：先拆了外部8M無源晶振和兩顆匹配電容，使用信號發(fā)生器輸出3.3v的8M方波，接到OSC_IN上，再次上電，完美運(yùn)行，延時(shí)是準(zhǔn)確的！

可以確定是晶振部分電路的問題，一共就3個(gè)元件，兩個(gè)電容和1個(gè)8M的無源晶體，晶體一般不會(huì)有什么問題，最有可能的就是匹配電容的大小不對。

拿起萬用表一量，高高的100nF！換上個(gè)39pF的電容，焊接上晶振，波形完美，程序運(yùn)行正常！

最后一查，是硬件工程師的物料BOM錯(cuò)了，誤把這兩顆關(guān)鍵性的電容和100nF的電容合并到一起了。

怎么看8M晶體是否起振了

當(dāng)然，最簡單的方法，就是燒錄好程序，直接使用示波器測量晶振的兩端。如果是焊接的全新的芯片，還沒有燒寫程序，直接測量晶振是沒有波形的。或者是使用調(diào)試器進(jìn)行全片擦除，也是量不到波形的。

能不能從程序中讀出當(dāng)前晶振是否起振了呢？

printf("當(dāng)前系統(tǒng)主頻:%d, 外部晶振狀態(tài): %d\r\n",SystemCoreClock, RCC->CR & RCC_CR_HSERDY);

從STM32的啟動(dòng)流程可以看出，在執(zhí)行main主函數(shù)之前，會(huì)通過SystemInit()函數(shù)完成系統(tǒng)時(shí)鐘的配置，RCC->CR & RCC_CR_HSERDY這個(gè)值就表示當(dāng)前外部晶振是否準(zhǔn)備就緒，0為異常，1為正常。

當(dāng)外部晶振無法就緒時(shí)，會(huì)自動(dòng)啟用內(nèi)部HSI 8M RC晶振作為系統(tǒng)主頻，即主頻只有8MHz，這也就是為什么延時(shí)時(shí)間相差9倍的原因！

static void SetSysClockTo72(void)
{
    __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;

    /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/
    /* Enable HSE */
    RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);

    /* 如果外部晶振沒有其中，RCC->CR & RCC_CR_HSERDY恒為0 */
    do
    {
        HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
        StartUpCounter++;
    }
    while ((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));

    if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
    {
        HSEStatus = (uint32_t)0x01;
    }
    else /* 滿足這個(gè)條件 */
    {
        HSEStatus = (uint32_t)0x00;    
    }

    /* HSEStatus=0，不滿足，無法完成PLL配置 */
    if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
    {
        /*  PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */
        RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
                                            RCC_CFGR_PLLMULL));
        RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL9);
    }
}

順手量了RS232串口的波形 ：

上面是3.3v TTL串口信號，也就是普通的單片機(jī)IO口串口信號，下面的是MAX232轉(zhuǎn)換之后的232電平的串口信號，大小正負(fù)5v，上升和下降時(shí)間比TTL電平要長一些 。

總結(jié)

一般來說，無源晶體的負(fù)載電容越大，其振蕩越穩(wěn)定，但是會(huì)增加起振時(shí)間，太大會(huì)導(dǎo)致完全不能起振，為了穩(wěn)定波形，可以在晶振兩端并聯(lián)一個(gè)1M到10M的反饋電阻。

這次遇到的問題，可總結(jié)為兩點(diǎn)：

• 新板子+新芯片，沒燒程序，晶振沒有波形是正常的

• 新板子燒寫正確配置的程序，延時(shí)時(shí)間相差9倍，是因?yàn)橥獠烤д駸o波形，主頻不對

• 外部晶振無波形是因?yàn)槠ヅ潆娙?00nF太大了，無法起振。

以STM32F103CBT6，外部8M無源晶振為例，以下是我實(shí)踐得出的結(jié)論：

• 剛做回來的板子，STM32還沒有下載程序，8M晶振是測不到波形的。

• STM32芯片下載過程序，并配置正確，8M晶振會(huì)有波形，最小1v，最大3.3v，8M頻率的正弦波，兩個(gè)管腳都可以測到。

• STM32芯片下載過程序，再整片完全擦除，8M晶振測不到波形。

• STM32芯片8M無源晶振匹配電容太大，會(huì)導(dǎo)致晶振不能起振，無波形。

• 一般無源晶振是正弦波，有源晶振是方波。

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