STC8A,STC8G,STC8H系列的IRC內部振蕩源頻率調節
- 2021 年 12 月 29 日
- 筆記
- Mobile/Embed, STC8G, STC8H
從STC15開始, 宏晶就在內置RC震蕩源(內置時脈, 宏晶稱之為IRC)這條路上越走越遠. STC15這一代僅僅是”有”, 精度和漂移差強人意. 從STC8開始對IRC的調節就越發複雜, 從STC8A/8F的一個頻段, 到STC8G/STC8H的兩個頻段, 到STC8A8K64D4的4個頻段, 從CODE預置, 到XDATA只讀預置, 可用性也在不斷提升.
這裡說一下STC8系列的IRC設置.
STC8A/STC8F的內部時鐘機制
只有一個IRC頻段, 頻率範圍在16-27MHz, 通過兩個暫存器調節內部時脈RTRIM, LIRTIM, 通過 CLKDIV 分頻後作為系統時鐘SYSCLK
細節
- STC-ISP寫入時對時鐘校準, 除了會改IRTRIM的預設值, 還可能會修改CLKDIV(時鐘分頻係數)的預設值
- STC-ISP中預設的頻率, 18MHz-27MHz是不進行分頻的(CLKDIV為0), 再往下更小的頻率就會開始改CLKDIV了
- 程式碼中使用預設值對IRTRIM賦值, 加上設置CLKDIV=0, 可以將時鐘切換到這兩個頻率
- 因為環境和老化等因素, 出廠時標定的值產生的頻率會產生漂移, 如果重新標定可能會在這個值的±2附近, 預設值用作於UART之類的通訊是足夠了
- 晶片上內置出廠時標定的22.1184MHz和24MHz頻率對應的IRTRIM值, 可以從FLASH和RAM中讀取, 但是這僅限於使用STC-ISP燒錄並且勾選了對應選項的情況
- FLASH部分的預設值: 22.1184MHz和24MHz地址分別是0xFDF4和0xFDF3, 這些地址位於
code, 通過*(char code *)0xfdf3這樣的形式訪問- 在STC-ISP每次寫入時(注意, 是每次), 必須勾選”在程式區結束處添加重要測試參數”才會往這部分地址寫入, 否則這部分地址的值全為0xFF
- RAM部分的預設值: 22.1184MHz和24MHz地址分別是0xFA和0xFB, 這些地址位於
idata, 通過*(unsigned char idata *)0xFB這樣的形式訪問- 這兩個值與其它因素無關, 上電即可讀取, 相對於FLASH這個預設值更加可靠, 但是僅限於通過STC-ISP刷寫的程式, 通過stcgal寫入的程式, 這兩個地址的數值為0
Linux環境下對IRTRIM, LIRTIM的標定
如果在Linux下開發, 不能使用STC-ISP, 則上述的方式都無效, 要通過輔助手段標定
- 方式一: 通過程式給ITRIM和L遍歷整個[0,255]區間確定中心點得到粗略的IRTRIM值
- 方式二: 上設備, 示波器或者邏輯分析儀都行
實現思路
- 預設系統時鐘為22.1184MHz, UART波特率為115200
- 程式碼中根據上面的條件, 初始化串口和定時器
- 按IRTRIM從[0, 255], LIRTIM從[0,3]循環, UART輸出一個固定的字元串
- 當系統實際時鐘接近 22.1184MHz時, 接收端才能看到正確的字元, 其它時候看到的都是亂碼
- 取接收正常的部分的中心點, 用作22.1184MHz的IRTRIM和LIRTRIM值
- 如果用示波器或者邏輯分析儀, 可以做時鐘10分頻或20分頻的輸出, 在過程中觀察波形寬度, 記下輸出最接近的寬度時的IRTRIM和LIRTRIM.
STC8G 時鐘
STC8G的內置振蕩源頻段有兩個: 20MHz和33MHz, 可以從20MHz覆蓋到36.864MHz,
因為存在多個頻段, 多了兩個暫存器用於頻段的切換
- IRCBAND: 用於選擇頻段
- VRTRIM: 用於設置對應頻段的電壓
在設置頻率時, 會涉及到這4個暫存器 IRCBAND, VRTRIM, IRTRIM, LIRTRIM, 都會對頻率有影響, 調節程度從左到右遞減
一個例子
ADDR: 0x1FE9
VER1 VER2
VRTRIM 35M 40M: 20
VRTRIM 20M 24M: 1F
ITRIM --- 48M: FF
ITRIM --- 44.2368M: D0
ITRIM 36.864M 40M: A3
ITRIM 35M 36.864M: 88
ITRIM 33.1776M 35M: 6F
ITRIM 30M 33.1776M: 43
ITRIM 27M 30M: 1A
ITRIM 20M 27M: 63
ITRIM 24M 24M: BA
ITRIM 22.1184M 22.1184M: 90
32kHz PD FreQ: 8DCC
1.19Vref: 04A9
MCUID: F7 A4 C4 0D 11 E0 EE
Current VRTRIM:20, IRTRIM:A3, LIRTRIM:03
STC8H 時鐘
STC8H要區分兩個不同的系列
STC8H1K
內置振蕩源頻段有兩個, 20MHz和35MHz, STC-ISP預設的數值, 右邊一列是晶片實測數據
ADDR: 0x1FE9
VER1 VER2
VRTRIM 35M 40M: 1F
VRTRIM 20M 24M: 1E
ITRIM --- 48M: FF
ITRIM --- 44.2368M: E4
ITRIM 36.864M 40M: B5
ITRIM 35M 36.864M: 9A
ITRIM 33.1776M 35M: 7E
ITRIM 30M 33.1776M: 51
ITRIM 27M 30M: 26
ITRIM 20M 27M: 73
ITRIM 24M 24M: D0
ITRIM 22.1184M 22.1184M: A4
32kHz PD FreQ: 8A48
1.19Vref: 04AA
MCUID: F7 34 C5 68 00 11 22
Current VRTRIM:1F, IRTRIM:B7, LIRTRIM:03
STC8H3K
這裡是和手冊不一致的地方, 對於STC8H3K32S2, F/W version: 7.4.1U, 實際上有4個頻段, 也就是IRCBAND取值從 0x00 – 0x03, 24MHz和40MHz這兩個屬於0x02和0x03, 預設的暫存器要提前兩個位元組, 從0x7FE7開始讀, 這樣才是正確的, 研究這個問題耽誤了半天時間. 手冊不一致, 真是坑爹.
ADDR: 0x7FE7
VER1 VER2
VRTRIM 40M: 19
VRTRIM 24M: 1C
VRTRIM 35M ??M: 20
VRTRIM 20M ??M: 1E
ITRIM --- 45M: 7C
ITRIM --- 40M: 47
ITRIM 36.864M: 2D
ITRIM 35M: 12
ITRIM 33.1776M: FF
ITRIM 30M: D2
ITRIM 27M: 98
ITRIM 20M: 1A
ITRIM 24M: 64
ITRIM 22.1184M: 41
32kHz PD FreQ: 8D04
1.19Vref: 04A3
MCUID: F7 4A C5 26 03 11 22
Current IRCBAND:03, VRTRIM:19, IRTRIM:2D, LIRTRIM:00
在設置時, 如果選擇了高頻段(35MHz或40MHz), ITRIM不能設置得太高, 如果設置得太高(超過0xE0), 會導致晶片無法啟動
STC8A8K64D4 時鐘
STC8A8K64D4上的內置時脈增加到了4個頻段: 6M, 10M, 27M, 44M, 這個型號似乎更像是 STC8H3K 的增強版. 對應的標定也增加了這些頻段
使用方式和4個IRC頻段的 STC8H3K 一致, 也是通過IRCBAND, VRTRIM, IRTRIM, LIRTRIM這4個暫存器調節頻率.
總結
記錄一下避免其他人踩坑, 因為這個在網上基本上查不到深入點的資料, 並且同系列(STC8H1K和STC8H3K, STC8A8K64S4和STC8A8K64D4)之間差異那麼大, 不搞清楚會誤事.
對於在Linux下開發的, 建議還是要在Windows下通過STC-ISP燒錄一次, 得到晶片的預設標定值, 這樣以後可以直接在程式碼里賦值設置頻率.
讀取各預設值的程式碼
INTERRUPT(tm0isr, 1)
{
uint8_t i, j;
counter++;
if (counter == 1000)
{
i = 0;
counter = 0;
UTIL_PrintString("ADDR: 0x");
UTIL_PrintHex(__CID_ADDR >> 8);
UTIL_PrintHex(__CID_ADDR & 0xFF);
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString(" VER1 VER2\r\n");
UTIL_PrintString("VRTRIM 40M: ");
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("VRTRIM 24M: ");
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("VRTRIM 35M ??M: ");
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("VRTRIM 20M ??M: ");
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("ITRIM --- 45M: ");
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("ITRIM --- 40M: ");
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("ITRIM 36.864M: ");
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("ITRIM 35M: ");
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("ITRIM 33.1776M: ");
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("ITRIM 30M: ");
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("ITRIM 27M: ");
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("ITRIM 20M: ");
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("ITRIM 24M: ");
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("ITRIM 22.1184M: ");
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("32kHz PD FreQ: ");
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("1.19Vref: ");
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintHex(readCode(i++));
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("MCUID: ");
for (j = 0; j < 7; j++)
{
UTIL_PrintHex(readCode(i+j));
UTIL_PrintChar(' ');
}
UTIL_PrintString("\r\n");
UTIL_PrintString("Current IRCBAND:");
UTIL_PrintHex(IRCBAND);
UTIL_PrintString(", VRTRIM:");
UTIL_PrintHex(VRTRIM);
UTIL_PrintString(", IRTRIM:");
UTIL_PrintHex(IRTRIM);
UTIL_PrintString(", LIRTRIM:");
UTIL_PrintHex(LIRTRIM);
UTIL_PrintString("\r\n\r\n");
}
}
