关于外部时钟晶振频率选择

芯片的主晶振频率范围一般来说在数据手册(Datasheet)和技术参考手册(Technical Reference Manual)中都有介绍。

 

你提到的时钟先分频再倍频,这个需要深入到STM32的内部去一探究竟了,

在其技术参考手册的第7.2节Clocks的一开始有一个表格,时钟树(Figure 8. Clock tree),它完全地列出来STM32这个芯片内部各个模块的时钟来源以及相关的从属关系。

在这个图的正中央,有一个核心时钟:SYSCLK,它最大频率是72MHz,它的时钟信号通过选择器SW可以由PLLCLK提供(也可由HIS、HSE提供)。

PLL,毫无疑问,它是用来倍频的,可以*2,*3,*4……*16,它的时钟信号通过选择器PLLSRC可以由8MHz的高速内部RC振荡器经过二分频提供,也可由PLLXTPRE的选择器输出提供,

而PLLXTPRE的选择器就接的是我们的8MHz的高速外部时钟(直接接入或二分频接入)。

 

总的来说,对于我们这个板子,若使用高速外部时钟给STM32内核提供时钟源,一般以下两条路:

① [高速外部时钟:8MHz]>>>[不分频:8MHz]>>>>[PLL倍频,2到16倍]>>>[SYSCLK,16MHz-128MHz]

 

②[高速外部时钟:8MHz]>>>[二分频:4MHz]>>>>[PLL倍频,2到16倍]>>>[SYSCLK,8MHz-64MHz]

 

我们注意到,在8MHz外部时钟给PLL之前若分频的话,那么最大(×16)才64MHz,因此,我们都会给PLL以8MHz的时钟源让其倍频,这样能使它发挥到72MHz的高频率

正因如此,系统时钟总是8的倍数。

 

我们看这个芯片的数据手册,立刻就能明白,不是必须得接8MHz的晶振的

①   高速外部时钟源频率范围(P55-P58):1MHz~25MHz(有源);4MHz~16MHz(无源)

②   PLL输入时钟源频率范围(P62):1MHz-25MHz

③   PLL输出时钟源频率范围(P62):16MHz~72MHz

 

我们自己设计板子的时候只要满足它的范围就可以了。

例如:我们可以选择一个12MHz的无源晶体接到STM32芯片上。

在给STM32进行时钟配置的时候,

①   选择PLLXTMRE的输入源为12MHz/2 = 6MHz

②   选择PLLSRC的输入源为PLLXTMRE的输出6MHz,

③   在PLL内进行3到12倍的倍频(最小16MHz,最大72MHz),

最终我们可选择的频率就有:18MHz、24MHz、30MHz、36MHz、42MHz、48MHz、54MHz、60MHz、66MHz、72MHz

图示:

<think>嗯,我现在需要帮用户解决关于TMS280039芯片开发板的内部和外部时钟晶振的区别问题。用户引用了四篇资料,但之前的问题和回答也需要参考。首先,我得先理清楚用户的具体需求是什么。用户提到TMS280039芯片,根据之前的引用,引用了TMS320F28035和F28335的资料,但用户现在问的是T280039,可能属于同一系列,所以内部结构可能类似。需要确认这两者的相似性,但也要注意差异。根据引用[2],TMS320F28035有四个时钟源,包括两个内部振荡器INTOSC1和INTOSC2,以及外部晶体振荡器和外部时钟源。引用[3]提到F2833x系列可以通过外部晶体或外部时钟输入,然后通过内部PLL倍频。用户现在问的是TMS280039,可能需要查阅其数据手册,但基于之前引用的内容,应该结构类似。内部时钟晶振:引用[2]指出,内部0引脚振荡器1和2都是10MHz,用于看门狗、内核和定时器。而内部晶振是芯片内置的RC振荡电路,不需要外部元件,节省空间,但精度和温度稳定性较差。引用[3]也提到内部振荡器使用时的设置步骤,如设置PLL倍频系数。因此,内部时钟的优点是不用外部元件,启动快,成本低,但精度低,受环境影响大。外部时钟晶振:引用[2][3]提到外部可以通过无源晶体或有源晶振提供时钟。无源晶体需要配合芯片内部的振荡电路,而有源晶振直接提供时钟信号。外部时钟的精度高,稳定性好,但需要额外的元件和PCB空间,成本更高。引用[4]提到主频输入CLKIN通过分频到各个外设,说明外部时钟作为主时钟源的应用。区别总结:1.结构:内部是RC振荡器,集成在芯片内;外部需要晶体或晶振,接在X1/X2或XCLKIN引脚。2.精度:内部±1~5%,外部可达±10~20ppm,尤其有源晶振更精确。3.稳定性:外部受温漂影响小,适合工业环境;内部则对温度敏感。4.成本与空间:内部无需外部元件,节省成本和面积;外部反之。5.启动时间:内部启动快,外部晶体起振需要时间,有源晶振则快。用户可能的应用场景是工业控制或需要高精度时序的场景,比如电力电子中的PWM控制,此时外部时钟更可靠。用户之前引用的资料中ADC、PWM等外设的时钟分频,如果主时钟精度不够会影响ADC采样或PWM信号,这点需要注意。用户可能需要根据应用选择时钟源,比如高精度需求用外部,成本敏感且要求不高用内部。是否需要进一步说明如何配置内部和外部时钟?比如引用[3]提到的PLL设置步骤,或者寄存器配置。但用户的问题集中在区别,可能不需要深入配置,但可以简要提到选择时钟源的方法,比如OSCCLK配置位。另外,看门狗和低功耗模式的影响,内部时钟在休眠时可能保持运行,这点也需提及。需要确保回答清晰,分点区别,结合实际应用场景,帮助用户决策。同时,考虑生成相关问题,比如如何配置时钟源,或切换时钟的步骤,这样用户可能有后续问题。</think> 下面为您详细分析TMS280039芯片中内部时钟晶振外部时钟晶振的核心区别,结合参考材料的关键技术点: --- ### **一、时钟源结构差异** | **特性** | **内部时钟晶振** | **外部时钟晶振** | |------------------------|-------------------------------------------|------------------------------------------| | **物理形式** | 芯片内置RC振荡电路,无需外部元件 | 需外接晶体/晶振(无源晶体或有源晶振) | | **引脚依赖** | 完全不占用芯片引脚 | 需占用X1/X2(无源)或XCLKIN(有源)引脚 | | **参考数据[^2][^3]** | ▶ INTOSC1/2内部振荡器(典型10MHz) | ▶ 晶体振荡器通过X1/X2接入<br>▶ 外部时钟通过XCLKIN输入 | --- ### **二、性能参数对比** | **关键指标** | **内部时钟** | **外部时钟** | |------------------------|-------------------------------------------|------------------------------------------| | **精度** | ±1%~5%(受温漂/电压影响大) | ±10~20ppm(高稳定性,温度补偿型更优) | | **稳定性** | 对温度/电压波动敏感,工业级场景需慎用 | 温度漂移小,适合工业环境 | | **频率范围** | 固定频率(如10MHz),不可调整 | 支持宽范围频率(MHz~数十MHz) | --- ### **三、系统设计与应用场景** | **维度** | **内部时钟优势** | **外部时钟优势** | |------------------------|-------------------------------------------|------------------------------------------| | **硬件成本** | ▶ 零外部元件成本<br>▶ PCB面积节省 | 增加晶体/晶振成本及布局空间 | | **启动速度** | 上电立即工作(μs级) | 晶体起振需延迟(ms级)[^3] | | **应用场景** | ▶ 成本敏感型产品<br>▶ 低精度时序需求 | ▶ 高速通信(CAN/SPI)<br>▶ 精密控制(PWM/ADC)[^4] | --- ### **四、时钟配置要点(参考TMS280039架构)** 1. **PLL倍频机制** - 两类时钟均可通过PLL倍频提升系统主频,配置公式: $$ \text{系统时钟} = \frac{\text{时钟源频率} \times \text{PLL倍频系数}}{\text{分频比}} $$ - **关键区别**:外部时钟提供高精度基频,使倍频后时钟抖动更小 2. **外设时钟兼容性** - **低频外设**(如SCI、I2C):两类时钟均可通过LOSPCP分频器提供基频[^4] - **高速外设**(如HRPWM、ADC):外部时钟的高稳定性显著提升PWM时序精度和ADC采样一致性 --- ### **五、型决策建议** ```mermaid graph LR A[需求分析] --> B{关键指标} B -->|低成本/简单控制| C[选择内部时钟] B -->|高精度/工业环境| D[选择外部时钟] C --> E[注意温漂影响] D --> F[晶体: 需匹配电容<br>有源晶振: 直接驱动] ``` --- ### **典型配置差异示例(基于参考材料[^3][^4])** 1. **内部时钟初始化代码片段** ```c SysCtl_selectInternalMainClock(INTOSC1); // 启用INTOSC1 (10MHz) SysCtl_setPLLMultiplier(10); // 10倍频 = 100MHz系统时钟 ``` 2. **外部时钟初始化代码片段** ```c SysCtl_selectExternalClockSource(XTAL_20MHz); // 外接20MHz晶体 SysCtl_setPLLMultiplier(5); // 5倍频 = 100MHz系统时钟 SysCtl_enableOscCapFilter(); // 启用晶振引脚滤波 ``` ---
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