从STC15开始, 宏晶就在内置RC震荡源(内置时脉, 宏晶称之为IRC)这条路上越走越远. STC15这一代仅仅是"有", 精度和漂移差强人意. 从STC8开始对IRC的调节就越发复杂, 从STC8A/8F的一个频段, 到STC8G/STC8H的两个频段, 到STC8A8K64D4的4个频段, 从CODE预置, 到XDATA只读预置, 可用性也在不断提升.
这里说一下STC8系列的IRC设置.
STC8A/STC8F的内部时钟机制
只有一个IRC频段, 频率范围在16-27MHz, 通过两个寄存器调节内部时脉RTRIM, LIRTIM, 通过 CLKDIV 分频后作为系统时钟SYSCLK
细节
STC-ISP写入时对时钟校准, 除了会改IRTRIM的预设值, 还可能会修改CLKDIV(时钟分频系数)的预设值
STC-ISP中预设的频率, 18MHz-27MHz是不进行分频的(CLKDIV为0), 再往下更小的频率就会开始改CLKDIV了
代码中使用预设值对IRTRIM赋值, 加上设置CLKDIV=0, 可以将时钟切换到这两个频率
因为环境和老化等因素, 出厂时标定的值产生的频率会产生漂移, 如果重新标定可能会在这个值的±2附近, 预设值用作于UART之类的通信是足够了
芯片上内置出厂时标定的22.1184MHz和24MHz频率对应的IRTRIM值, 可以从FLASH和RAM中读取, 但是这仅限于使用STC-ISP烧录并且勾选了对应选项的情况
FLASH部分的预设值: 22.1184MHz和24MHz地址分别是0xFDF4和0xFDF3, 这些地址位于code, 通过*(char code *)0xfdf3这样的形式访问
在STC-ISP每次写入时(注意, 是每次), 必须勾选"在程序区结束处添加重要测试参数"才会往这部分地址写入, 否则这部分地址的值全为0xFF
RAM部分的预设值: 22.1184MHz和24MHz地址分别是0xFA和0xFB, 这些地址位于idata, 通过*(unsigned char idata *)0xFB这样的形式访问
这两个值与其它因素无关, 上电即可读取, 相对于FLASH这个预设值更加可靠, 但是仅限于通过STC-ISP刷写的程序, 通过stcgal写入的程序, 这两个地址的数值为0
Linux环境下对IRTRIM, LIRTIM的标定
如果在Linux下开发, 不能使用STC-ISP, 则上述的方式都无效, 要通过辅助手段标定
- 方式一: 通过程序给ITRIM和L遍历整个[0,255]区间确定中心点得到粗略的IRTRIM值
- 方式二: 上设备, 示波器或者逻辑分析仪都行
实现思路
预设系统时钟为22.1184MHz, UART波特率为115200
代码中根据上面的条件, 初始化串口和定时器
按IRTRIM从[0, 255], LIRTIM从[0,3]循环, UART输出一个固定的字符串
当系统实际时钟接近 22.1184MHz时, 接收端才能看到正确的字符, 其它时候看到的都是乱码
取接收正常的部分的中心点, 用作22.1184MHz的IRTRIM和LIRTRIM值
如果用示波器或者逻辑分析仪, 可以做时钟10分频或20分频的输出, 在过程中观察波形宽度, 记下输出最接近的宽度时的IRTRIM和LIRTRIM.
STC8G 时钟
STC8G的内置振荡源频段有两个: 20MHz和33MHz, 可以从20MHz覆盖到36.864MHz,
因为存在多个频段, 多了两个寄存器用于频段的切换
- IRCBAND: 用于选择频段
- VRTRIM: 用于设置对应频段的电压
在设置频率时, 会涉及到这4个寄存器 IRCBAND, VRTRIM, IRTRIM, LIRTRIM, 都会对频率有影响, 调节程度从左到右递减
一个例子
ADDR: 0x1FE9 VER1 VER2VRTRIM 35M 40M: 20VRTRIM 20M 24M: 1FITRIM --- 48M: FFITRIM --- 44.2368M: D0ITRIM 36.864M 40M: A3ITRIM 35M 36.864M: 88ITRIM 33.1776M 35M: 6FITRIM 30M 33.1776M: 43ITRIM 27M 30M: 1AITRIM 20M 27M: 63ITRIM 24M 24M: BAITRIM 22.1184M 22.1184M: 9032kHz PD FreQ: 8DCC1.19Vref: 04A9MCUID: F7 A4 C4 0D 11 E0 EE Current VRTRIM:20, IRTRIM:A3, LIRTRIM:03
STC8H 时钟
STC8H要区分两个不同的系列
STC8H1K
内置振荡源频段有两个, 20MHz和35MHz, STC-ISP预设的数值, 右边一列是芯片实测数据
ADDR: 0x1FE9 VER1 VER2VRTRIM 35M 40M: 1FVRTRIM 20M 24M: 1EITRIM --- 48M: FFITRIM --- 44.2368M: E4ITRIM 36.864M 40M: B5ITRIM 35M 36.864M: 9AITRIM 33.1776M 35M: 7EITRIM 30M 33.1776M: 51ITRIM 27M 30M: 26ITRIM 20M 27M: 73ITRIM 24M 24M: D0ITRIM 22.1184M 22.1184M: A432kHz PD FreQ: 8A481.19Vref: 04AAMCUID: F7 34 C5 68 00 11 22 Current VRTRIM:1F, IRTRIM:B7, LIRTRIM:03
STC8H3K
这里是和手册不一致的地方, 对于STC8H3K32S2, F/W version: 7.4.1U, 实际上有4个频段, 也就是IRCBAND取值从 0x00 - 0x03, 24MHz和40MHz这两个属于0x02和0x03, 预设的寄存器要提前两个字节, 从0x7FE7开始读, 这样才是正确的, 研究这个问题耽误了半天时间. 手册不一致, 真是坑爹.
ADDR: 0x7FE7 VER1 VER2VRTRIM 40M: 19VRTRIM 24M: 1CVRTRIM 35M ??M: 20VRTRIM 20M ??M: 1EITRIM --- 45M: 7CITRIM --- 40M: 47ITRIM 36.864M: 2DITRIM 35M: 12ITRIM 33.1776M: FFITRIM 30M: D2ITRIM 27M: 98ITRIM 20M: 1AITRIM 24M: 64ITRIM 22.1184M: 4132kHz PD FreQ: 8D041.19Vref: 04A3MCUID: F7 4A C5 26 03 11 22 Current IRCBAND:03, VRTRIM:19, IRTRIM:2D, LIRTRIM:00
在设置时, 如果选择了高频段(35MHz或40MHz), ITRIM不能设置得太高, 如果设置得太高(超过0xE0), 会导致芯片无法启动
STC8A8K64D4 时钟
内置RC振荡的频段增加到了4个: 6M, 10M, 27M, 44M,
STC8A8K64D4是个比较特殊的型号, 你可以看成和STC8H8K功能一样, 只是引脚布局做成了和STC8A8K兼容的布局. 可以看成是为了让之前使用STC8A8K的客户能不改PCB升级的一个STC8H版本.
使用方式和4个IRC频段的STC8H一致, 也是通过IRCBAND, VRTRIM, IRTRIM, LIRTRIM这4个寄存器调节频率.
总结
记录一下避免其他人踩坑
同系列之间可能是跨系列产品
- STC8H1K和STC8H3K
- STC8A8K64S4和STC8A8K64D4
获取各频段预设值
对于在Linux下开发的, 建议还是要在Windows下通过STC-ISP烧录一次, 这样是最方便快捷的方式得到芯片的预设标定值.
调节CLKDIV需要一个较长的稳定期
如果在程序开始时调节了 CLKDIV, 至少需要等待 0x2FFFF 个时钟周期后再进行其它操作, 否则极容易导致后续的UART和Timer设置出现莫名其妙的错误, 这是今天排查了一整天才填的坑.
设置的代码
/** * STC8H Clock: * MCKSEL ||===> MCLKODIV ==> MCLKO_S => P1.6/P5.4 * 00 Internal IRC | || * 01 External OSC |==> CLKDIV ==> SYSCLK * 10 External 32KHz | * 11 Internal 32KHz |*/#define SYS_SetFOSC(__IRCBAND__, __VRTRIM__, __IRTRIM__, __LIRTRIM__) do { \ IRCBAND = ((__IRCBAND__) & 0x03); \ VRTRIM = (__VRTRIM__); \ IRTRIM = (__IRTRIM__); \ LIRTRIM = ((__LIRTRIM__) & 0x03); \ } while(0)/** * Change system clock * - invoke this in the beginning of code * - don't invoke this if the target frequency is already set by STC-ISP*/void SYS_SetClock(void){ uint16_t i = 0; uint8_t j = 5; P_SW2 = 0x80; if (CLKDIV != (__CONF_CLKDIV)) { CLKDIV = (__CONF_CLKDIV); do { // Wait a while after clock changed, or it may block the main process while (--i); } while (--j); } P_SW2 = 0x00; clkdiv = (__CONF_CLKDIV == 0)? 1 : __CONF_CLKDIV; SYS_SetFOSC(__CONF_IRCBAND, __CONF_VRTRIM, __CONF_IRTRIM, __CONF_LIRTRIM); while (--i); // Wait}
读取各预设值的代码
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"); }}