L083的AUTOTRIM实时时钟校准功能测试

只看该作者 · 2022-9-23 09:59

本帖最后由 1308365377 于 2022-9-23 09:57 编辑

查阅最新版CW32L083的手册，发现更新了AUTOTRIM的实时时钟校准模式，等这个功能很久了，因为有些特定情况对时钟的频率精度要求严格，所以说这个功能在需要精确时钟的情况下还是很有用的。

测试了LSI的时钟校准结果，手册上提到AUTOTRIM还可以校准HSIOSC，如果以后有机会的话在测试分析。
好了，以上就是一些背景介绍，接下里就是本次测试的原理和结果数据分析,如果有懂原理的朋友可以直接跳过原理部分，后面会有代码和数据结果。

根据手册上描述的LSI时钟模式进行了配置，具体的代码我等下会贴在后面，这里主要是原理描述，首先我们需要设置AUTOTRIM_CR.MD为0x01,这个是为了让AUTOTRIM工作与LSI校准模式，而LSI时钟校准，需要向定时器提供一个精准的高频技术时钟，在这里本次测试是采用的HSE来提供的。

在配置AUTOTRIM校准模式之后，需要设置AUTOTRIM_CR.AUTO为1使能自动校准，设置AUTOTRIM_CR.EN为1使能定时器，在配置完这些之后AUTOTRIM就会开始自动校准流程，接下来就是配置AUTOTRIM让LSI输出的频率在我们需要的范围。

自动校准开始工作后，计数值寄存器 AUTOTRIM_CNT 在每个 GCLK 时钟周期内对计数时钟 TCLK 从重载值 ARR 开始递减计数，计数到0后开始递增计数。当计数器已运行1.5倍ARR 周期，计数器停止运行，同时 AUTOTRIM_ISR.MISS 标志位被硬件置1，表示计数失败。每当 GCLK 时钟上升沿到达时，计数器重新开始从 ARR 递减计数。如果在GCLK时钟周期内，计数器的计数值大于误差允许值AUTOTRIM_FLIM，芯片的寄存器Trimcode会自动调整，直到计数器的计数值小于误差允许值AUTOTRIM_FLIM，与此同时 AUTOTRIM_ISR.OK 标志位会被硬件置 1，表示校准精度已达标，此时可读取TrimCode寄存器并写入 SYSCTRL_LSI.TRIM，以校准 LSI 时钟频率。

TrimCode寄存器最大可调整为0x1FF，故TrimCode值写入 SYSCTRL_LSI.TRIM 时，需根据 TRIM 位域的初始校准值写入最高 1bit。可以像下面这样配置代码：
      CW_SYSCTRL->LSI = (CW_SYSCTRL->LSI & 0xFE00) | CW_AUTOTRIM->TVAL;
误差允许值 FLIM 在设置重载值 ARR 时自动配置，校准精度为 0.4%，这个允许值我们是不能写入的。重载寄存器 AUTOTRIM_ARR 设置公式是：
         ARR= TCLK×（2^PRS)/RCLK-1
在这里RCLK是LSI时钟，PRS为预分频系数，TCLK是计数时钟源，这里我们选用的是HSE.
这里举个例子：当计数时钟源TCLK为HSE（设置为16MHz）时，预分频系数为PRS为0x1时，校准LSI时钟频率为32.8kHz，计算
      ARR=16000000×(2^1)/32800-1=974.60975
在这里本次实验就取了ARR为974来进行校准
接下来就是代码部分了

复制

#include "main.h"



AUTOTRIM_TimeCntInitTypeDefAUTOTRIM_TimeCntInitStruct;



int32_t main(void)



{



RCC_APBPeriphClk_Enable2(RCC_APB2_PERIPH_AUTOTRIM, ENABLE);



RCC_LSI_Enable();



RCC_LSI_OUT();



InitTick(8000000);



SysTickDelay(3000);



AUTOTRIM_TimeCntStructInit( &AUTOTRIM_TimeCntInitStruct );



AUTOTRIM_TimeCntInitStruct.AUTOTRIM_ClkSource = AUTOTRIM_CLKSOURCE_HSE;



AUTOTRIM_TimeCntInitStruct.AUTOTRIM_Prescaler = AUTOTRIM_PRS_DIV2;



AUTOTRIM_TimeCntInitStruct.AUTOTRIM_Mode = AUTOTRIM_MODE_TIMECNT;



AUTOTRIM_TimeCntInitStruct.AUTOTRIM_Period = 974;



AUTOTRIM_TimeCntInit(&AUTOTRIM_TimeCntInitStruct);



RCC_HSE_Enable( RCC_HSE_MODE_OSC, 16000000, RCC_HSE_DRIVER_NORMAL, RCC_HSE_FLT_CLOSE);



CW_AUTOTRIM->CR_f.MD = 1;



CW_AUTOTRIM->CR_f.OST = 0;



CW_AUTOTRIM->IER_f.OK = 1;//中断



CW_AUTOTRIM->CR_f.AUTO = 1;



AUTOTRIM_Cmd(ENABLE);



while(1)



{



}



}



voidAUTOTRIM_IRQHandlerCallBack(void)



{



if((CW_AUTOTRIM->ISR & 0x3) == 0x3)



{



CW_AUTOTRIM->ICR &= (~0x3);



// TrimCode = CW_AUTOTRIM->TVAL;



// _TrimCode = CW_SYSCTRL->HSI_f.TRIM;



CW_SYSCTRL->LSI = (CW_SYSCTRL->LSI & 0xFE00) | CW_AUTOTRIM->TVAL;



}



}

本次设置就LSI未使用和使用之后的LSI偏移量做出了分析
表1.为进行校准的偏移量值

温度℃	结果1	结果2	结果3	结果4	结果5	平均值	平均误差	平均误差率
-40	33.120	33.110	33.090	33.014	33.080	33.083	0.283	0.862%
-35	33.120	33.110	33.090	33.080	33.080	33.096	0.296	0.902%
-30	33.100	33.090	33.100	33.080	33.090	33.092	0.292	0.890%
-25	33.070	33.040	33.040	33.040	33.060	33.050	0.250	0.762%
-20	33.070	33.060	33.040	33.040	33.030	33.048	0.248	0.756%
-15	33.060	33.200	33.040	33.040	33.030	33.074	0.274	0.835%
-10	33.050	33.040	33.030	33.027	33.052	33.040	0.240	0.731%
-5	33.006	32.998	33.027	33.024	33.010	33.013	0.213	0.649%
0	33.010	32.989	32.997	32.998	33.002	32.999	0.199	0.607%
5	32.994	33.001	32.980	32.970	32.990	32.987	0.187	0.570%
10	32.960	32.972	32.960	32.960	32.983	32.967	0.167	0.509%
15	32.950	32.932	32.940	32.960	32.940	32.944	0.144	0.440%
20	32.920	32.900	32.920	32.901	32.930	32.914	0.114	0.348%
25	32.916	32.890	32.924	32.912	32.900	32.908	0.108	0.330%
30	32.880	32.860	32.890	32.867	32.880	32.875	0.075	0.230%
35	32.860	32.889	32.867	32.890	32.872	32.876	0.076	0.230%
40	32.880	32.880	32.870	32.892	32.856	32.876	0.076	0.230%
45	32.842	32.870	32.836	32.839	32.850	32.847	0.047	0.145%
50	32.812	32.820	32.826	32.830	32.824	32.822	0.022	0.068%
55	32.810	32.807	32.810	32.800	32.790	32.803	0.003	0.010%
60	32.760	32.770	32.770	32.760	32.778	32.768	-0.032	-0.099%
65	32.758	32.749	32.750	32.730	32.740	32.745	-0.055	-0.166%
70	32.679	32.701	32.717	32.707	32.710	32.703	-0.097	-0.296%
75	32.684	32.687	32.692	32.688	32.679	32.686	-0.114	-0.348%
80	32.667	32.669	32.655	32.652	32.664	32.661	-0.139	-0.423%
85	32.641	32.649	32.652	32.642	32.640	32.645	-0.155	-0.473%

表2. 经过AUTOTRIM校准之后的LSI时钟频率在进行了AUTOTRIM校准之后LSI时钟的输出频率

温度℃	结果1	结果2	结果3	结果4	结果5	平均结果	平均误差	平均误差率
-40	32.840	32.830	32.820	32.820	32.840	32.830	0.030	0.091%
-35	32.823	32.830	32.825	32.840	32.823	32.828	0.028	0.086%
-30	32.845	32.835	32.856	32.843	32.830	32.842	0.042	0.127%
-25	32.850	32.847	32.842	32.847	32.850	32.847	0.047	0.144%
-20	32.843	32.840	32.851	32.851	32.846	32.846	0.046	0.141%
-15	32.833	32.841	32.838	32.846	32.840	32.840	0.040	0.121%
-10	32.820	32.820	32.820	32.836	32.838	32.827	0.027	0.082%
-5	32.830	32.820	32.825	32.810	32.830	32.823	0.023	0.070%
0	32.820	32.818	32.810	32.820	32.818	32.817	0.017	0.052%
5	32.835	32.833	32.823	32.831	32.812	32.827	0.027	0.082%
10	32.842	32.847	32.830	32.845	32.839	32.841	0.041	0.124%
15	32.840	32.840	32.830	32.837	32.840	32.837	0.037	0.114%
20	32.835	32.840	32.822	32.828	32.839	32.833	0.033	0.100%
25	32.824	32.829	32.830	32.828	32.836	32.829	0.029	0.090%
30	32.830	32.824	32.824	32.813	32.824	32.823	0.023	0.070%
35	32.833	32.830	32.814	32.829	32.829	32.827	0.027	0.082%
40	32.831	32.814	32.846	32.850	32.841	32.836	0.036	0.111%
45	32.856	32.850	32.847	32.851	32.850	32.851	0.051	0.155%
50	32.856	32.852	32.821	32.823	32.843	32.839	0.039	0.119%
55	32.817	32.826	32.822	32.818	32.827	32.822	0.022	0.067%
60	32.811	32.826	32.816	32.809	32.819	32.816	0.016	0.049%
65	32.851	32.837	32.840	32.827	32.827	32.836	0.036	0.111%
70	32.855	32.856	32.854	32.848	32.859	32.854	0.054	0.166%
75	32.836	32.844	32.840	32.846	32.851	32.843	0.043	0.132%
80	32.829	32.809	32.822	32.824	32.827	32.822	0.022	0.068%
85	32.836	32.817	32.822	32.827	32.831	32.827	0.027	0.081%

测试的样品为CW32L083VCT6，工作区间为-40℃-85℃，通过图表可以很明显的看出，未经过校准的LSI输出的最大误差值为0.296kHz，误差率大概为0.9%,而经过AUTOTRIM校准之后的LSI输出的频率最大误差为0.054kHz，误差率为0.166%，或许看值不是很明显，但是未校准之前的最大误差率是校准之后的最大误差率的5.4倍。
通过对比上面两个表格的数据可以看到在各个温度下，经过AUTOTRIM校准之后的LSI的时钟频率会比没有校准的LSI更稳定，一直保持在32.8kHz-32.850kHz附件，经过AUTOTRIM校准之后的LSI频率受外界因素的影响被大大的降低，使得开发板和芯片工作的更加稳定。而没有校准的LSI在某些情况下比如说高温和低温，输出的频率会产生较大的出入，可能会对芯片在实际使用的场景下性能有些微影响。

只看该作者 · 2022-10-4 19:05

这些数据头都看麻了

只看该作者 · 2022-10-11 22:04

如何实现AUTOTRIM时钟校准?

只看该作者 · 2022-10-19 19:23

现在的用户，内部32K RCOSC -40~85℃，全电压全温域做到1%精度，还不满意