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【STM32U575】使用 HSE 时钟源对 LSE 精度进行测量

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STMCU-管管 发布时间:2022-3-28 16:59

" P7 ~, I: L- R6 `; ?4 P5 T1 y& `
& {* _, Y5 K. b' W$ \$ f
引言
3 d2 T) [) H  U3 ?2 ^
客户在使用 STM32U5 时,想对外部 LSE 的起振情况和精度进行监测,于是使用 HSE 为时钟基准,对 LSE 进行测量。9 t* Q" x8 Y) ]; I( _

+ R6 M& y6 v2 Y. p; S! W! y  P Note : 本文中由于 Nucleo 开发板默认没有焊接 HSE 器件,因此,采用内部高速时钟替代 HSE作为 PLL 的时钟源。为保证测量精度,应用中可将时钟源替换为 HSE 。
+ X- K; n: K* }" ~6 j) ~5 Q; i7 ]
测量的实现

9 G9 R2 Q: |9 f5 b1 _使用 NUCLEO-U575 开发板的 Timer15 进行 LSE 的测量。Timer15 在 APB2 总线上, 配置为使用内部时钟,时钟 base 为 160MHz。使用 Timer15 对 256 个 LSE 周期进行测量,然后对比精确度。
8 F) D" ~# Q! o6 V! K) U! S
21.jpg
' @8 Y$ E; j0 [5 w8 H
测量的详细情况

+ G; X  y  i" J1 ^# `# fTIM15 时钟源选择内部时钟,频率为 160MHz。设置为捕获模式。
- k' K7 Y9 l4 V# P  m$ n2 p' i# d0 s# y
通过配置 TIM15_SMCR.TS[4 :0]对应 bit21,20,6,5,4 位为 0x00101B,选择 Filtered Timer Input 1(tim_ti1fp1)做为启动 TIM15 开始计时的触发源,根据图 3 可以看到等待捕获的时钟源是 LSE。
" c5 a/ ^/ q% u- a/ e2 J
22.jpg

' L  j/ g* |/ @) L
23.jpg

- ~/ b# A2 O/ h! d% R  g* J通过 TIM15_CCMR1.CC1S[1:0]为 0x01,选择 CC1 通道输入信号,tim_ic1 连接到 tim_ti1,如下图黄色部分。2 h/ M5 S6 q  x# L' c
24.jpg

: K, d& M8 k( {+ r5 U通过配置 TIM15_SMCR.TS[4 :0]为 0x00101B 选择 Filtered Timer Input 1(tim_ti1fp1)做为触发源。即 LSE 过来的信号为触发源。通过配置 TIM15_SMCR.SMS[3 :0]为 0x0110B 选择 Trigger Mode,在触发源的上升沿启动 TIM15。: I* y4 b1 K6 b& ^# R5 }
25.jpg

2 @: W( Z( n- z7 L9 K9 X- \
26.jpg

# v! v2 C* f- Y* `: E, y0 `  l
27.jpg

) b+ v% t6 i- k* R1 h( M
28.jpg

/ ^5 U( F" x' i4 z- K7 @/ h4 _4 m; E
开启 DMA 的时钟,因为 GPDMA1 是挂在 AHB1 总线上的,因此代码如下:
7 Q: U' Y$ i: p  J& ^7 Z( k
29.jpg

0 I) a6 z3 c  O% ~下面是 Timer15 的初始化代码:
6 y( Q6 F  y: d) z
33.jpg
% ]7 T* C  ^$ C0 }7 Y
34.jpg

% X: }# I3 P4 S: c- T
7 \) E, ?' H6 t+ J1 w5 T* e
, @; ^3 W( V, d7 b9 }% H对捕获和用时的计时的程序处理:" P- g; k2 J& P% \5 w7 z
在 timer15 DMA 256 个数据存储完成的回调函数中做如下处理,并停止 Timer15 的更新中断和 DMA 中断,256 个 LSE 周期计时数据存储在 LES_buffer[256]中。
4 M$ L! T/ D. d7 C; Q( u  a! x
30.jpg

; C. ^, A+ R  q6 Y$ J8 X. zDMA 运行的同时需要使能 Timer15 溢出中断,并对计数器溢出进行计数。代码如下:
7 d6 y$ R  e, K! I$ }+ A/ T
31.jpg
0 t8 d! @( v- o4 K5 m* }
在 LES_Counter=256 时进行 LSE 频率的计算,代码如下:
; W! O* D' K3 T- q
32.jpg

6 p% @1 o9 W, b7 Y* ^. {标准值为:(255/32768)x10000000 = 77819  实际 255 个 LSE 周期值为:[(LSE_End_timer2-LSE_Start_timer1)+65536*(LSE_Timer15_overload_counter-1)]/16 = A, 255 LSE timer period. one LSE period average accuracy error is (A-77819)/255看 LSE 是否准确,只要比较上面的标准值和实际测量值就好。! C3 F, C; M7 {/ S% Z1 M3 s
小结
) F, t4 N/ w% G  X; V' `1 r
这个 LSE 的准确性测试程序采用的是 DMA 结合时钟溢出计数方式进行计算。使用 DMA 存储每个 LSE 周期的捕获值,同时配合 Timer15 溢出中断进行溢出次数计数,最后对取得的结果进行计算,对 255 个 LSE 周期累加在一起的计时结果进行判断,并同理想值进行比较得知实际的LSE 精度。 + `% P! B. U$ U( ]1 ~. W  U" r

1 n2 y6 b9 f. N+ M* j+ q同时请留意把驱动能力调节大些,用 LOW 有时候测到的误差会偏大,代码如下:__HAL_RCC_LSEDRIVE_CONFIG(RCC_LSEDRIVE_MEDIUMHIGH);
$ T' v% @2 m4 H& |
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