一個(gè)關(guān)于HSE晶振振蕩異常的話題

一日，某工程師反映使用STM32F107RCT6的產(chǎn)品是已經(jīng)量產(chǎn)了的，一直沒問題。最近重新生產(chǎn)測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品不能正常工作�？蛻粲玫氖�25M外部有源晶振，示波器測(cè)試晶振腳是有波形的【波形具體特征沒說】。DEBUG調(diào)試檢測(cè)發(fā)現(xiàn)卡死在與HSE有關(guān)的時(shí)鐘初始化代碼里。

要么卡死在：

do
{
HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
StartUpCounter++;
} while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter !=HSEStartUp_TimeOut));

或者卡死在：
/* Enable PLL2 */
RCC->CR |= RCC_CR_PLL2ON;
/* Wait till PLL2 is ready */
while((RCC->CR & RCC_CR_PLL2RDY) == 0)
{
}

根據(jù)其描述，既然是量產(chǎn)過的代碼，中途又沒動(dòng)過，問題應(yīng)該出在硬件這塊。建議重點(diǎn)核查外圍元器件及參數(shù)。在進(jìn)一步檢查晶振相關(guān)元件參數(shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)此次產(chǎn)線上焊接的負(fù)載電容比之前設(shè)計(jì)原理上的大了很多。同時(shí)再次用示波器查看振蕩波形，發(fā)現(xiàn)波形是類似正弦的三角波，峰值幅度是2點(diǎn)多伏，但谷值卻在1V上下，明顯不合理。當(dāng)調(diào)整負(fù)載電容參數(shù)后，波形便是正常的方波了。

順便提下，一般有源晶振輸出為方波，無源晶體振蕩輸出為正弦波。

也就在前2天深圳某客戶使用STM32F411開發(fā)產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)外部晶振振蕩不穩(wěn)，軟件調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)代碼也是�？ㄋ涝�HSE ready檢測(cè)代碼處。其測(cè)試代碼非常簡(jiǎn)單，就是用STM32CubeMx簡(jiǎn)單配置了一個(gè)帶HSE的小工程。結(jié)合手冊(cè)資料做了晶振周邊器件參數(shù)的檢測(cè)比對(duì)，沒發(fā)現(xiàn)啥明顯異�；虿缓侠淼牡胤�，即使做參數(shù)來回調(diào)整也無濟(jì)于事。

最后建議換塊測(cè)試板，更換后一切OK。問題就出在PCB電路板上，細(xì)節(jié)這里不說了。

對(duì)于新產(chǎn)品開發(fā)，建議最好準(zhǔn)備兩套以上的板，這對(duì)調(diào)試非常有好處。有什么問題時(shí)可以比對(duì)，加上調(diào)試板的制作往往有很多是手工操作，更容易出各種紕漏。

繼續(xù)回到上面外部晶振振蕩異常的話題，一般主要有三種情況導(dǎo)致異常：

1、軟件上忘記或沒正確配置及使能HSE；

STM32芯片的HSE需要軟件代碼使能配置，否則HSE振蕩器是不會(huì)工作的。

2、晶振振蕩回路上的負(fù)載電容值參數(shù)選取不合適；【這點(diǎn)發(fā)生得比較多】

對(duì)于STM32各系列芯片，各振蕩線路的負(fù)載電容在相應(yīng)芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)上都有描述和推薦。負(fù)載電容的值要選取合適，不可隨意，否則也容易不起振或不穩(wěn)定。

另外，ST官方針對(duì)STMCU的振蕩電路設(shè)計(jì)有個(gè)應(yīng)用筆記AN2867，可以下載瀏覽。還有，ST 給每個(gè)STM32系列都有出評(píng)估板及相關(guān)參考原理圖，硬件工程師初次使用某系列MCU時(shí)，建議下載相關(guān)硬件原理圖以供參考【當(dāng)然也可以找各代理商FAE索取】。

3、振蕩電路受到外來干擾；

當(dāng)振蕩電路受到外部較強(qiáng)干擾時(shí)，比如電源的異常波動(dòng)，其它零部件的電磁干擾等都可能導(dǎo)致振蕩異常。順便插一句，我們知道電源的穩(wěn)定是整個(gè)系統(tǒng)工作的基本需求，但實(shí)際應(yīng)用中似乎經(jīng)常有人忽視這點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)有人隨手在外邊采購(gòu)些器件用在電路板上，調(diào)試出現(xiàn)異常時(shí)知道懷疑MCU有問題卻往往想不到外圍芯片或供電線路可能有問題。其實(shí)很多時(shí)候MCU功能的異常只是對(duì)整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)異常的一種積極的防御反應(yīng)，錯(cuò)并不一定出在這個(gè)反映者本身。

在設(shè)計(jì)振蕩線路時(shí)，振蕩線路要盡量靠近MCU，要選擇合適元器件及參數(shù)，盡量遠(yuǎn)離或回避其它明顯的或潛在的干擾源。比如射頻模塊、馬達(dá)相線、產(chǎn)品容易裸露的地方等。

除了上面說的三種情況外，肯定還有其它各種稀奇古怪的細(xì)節(jié)原因，比方代碼里有意無意地做了超頻處理也可能會(huì)導(dǎo)致MCU芯片頻繁復(fù)位，此時(shí)振蕩電路自然也穩(wěn)不了。

反正不管出現(xiàn)什么異�，F(xiàn)象，保持顆淡定的心很重要，有條不紊去找原因就好。問題的答案往往就在您那顆淡定的心里。