芯耀
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引言
本應(yīng)用筆記描述了如何使用 STM32WB 和 STM32WL 系列微控制器（以下簡稱 STM32 無線MCU），對用于 RF 應(yīng)用的 HSE 進行調(diào)諧。此類產(chǎn)品提供了一種具有成本效益的高效解決方案，其中通過使用其內(nèi)部負載電容來控制振蕩器精度，從而節(jié)省了外部電容的成本并減少了晶振限制。
STM32 無線 MCU 采用外部振蕩器高速時鐘源作為 RF 時鐘生成的基礎(chǔ)。HSE 精度對于 RF 系統(tǒng)性能至關(guān)重要，因此對外部振蕩器進行精細調(diào)諧來實現(xiàn)最高時鐘精度。
本文檔的第一部分介紹了晶體振蕩器解決方案。第二部分介紹并比較了三種 HSE 頻率調(diào)諧方法，即手動調(diào)諧方法、自動調(diào)諧方法和基于 STM32CubeMonitor-RF 的調(diào)諧方法（僅適用于 STM32WB系列）。以下各節(jié)描述了這些方法在 STM32WB 和 STM32WL Nucleo 板上的應(yīng)用，提供了采用STM32Cube 擴展包 X-CUBE-CLKTRIM 的固件和腳本樣例。
其中一節(jié)專門描述了如何配置 HSE，使其啟動階段穩(wěn)定可靠并針對 STM32WB 系列微控制器得到優(yōu)化。
HSE 振蕩器
RF 系統(tǒng)需要高頻精度才能實現(xiàn)最佳性能。任何時鐘偏差都可能導(dǎo)致系統(tǒng)故障和/或性能下降。
在基于 Arm? (a) Cortex?內(nèi)核的 STM32 無線 MCU 中，RF 時鐘由高頻 VCO 提供，該 VCO 將使用外部晶體的嵌入式振蕩器產(chǎn)生的信號作為參考。
該晶體是 RF 合成器和微控制器的 HSE（高速外部）時鐘源。其標稱頻率可能會有所不同，具體取決于工藝變化、使用的晶體和 PCB 設(shè)計等因素。HSE 錯誤會直接傳輸?shù)?RF 時鐘，因此必須通過調(diào)整晶體端子處的負載電容進行精細調(diào)諧。
STM32 無線 MCU 具有采用內(nèi)部負載電容的高效架構(gòu)，使用戶可對晶體頻率進行微調(diào)，而無需額外的外部電容成本。
振蕩器啟動階段的可靠性取決于其實際實現(xiàn)（相關(guān)晶體、外部組件、環(huán)境）。對于 STM32WB 系列，提出了一種調(diào)整其內(nèi)部操作的方法，以便對這一階段進行優(yōu)化和鞏固。較長的啟動時間可提高可靠性，但會增加功耗。
STM32 無線 MCU 架構(gòu)
這些 MCU 嵌入了一個具有成本效益的高效晶體振蕩器系統(tǒng)，具有用于微調(diào)的內(nèi)部電容。用于負載
電容調(diào)諧的內(nèi)部機制具有雙重優(yōu)勢：
減少了對外部晶體的精度限制
減少了 PCB 的全局 BOM（和封裝）。
晶體振蕩器系統(tǒng)由兩個焊盤（OSC_IN 和 OSC_OUT）及其各自的電容組，以及放大器級組成。對于 STM32WB 系列，輸入組和輸出組的電容值相同。該值與振蕩器增益和檢測（用于優(yōu)化啟動階段的參數(shù)）一起由寄存器驅(qū)動，并對系統(tǒng)行為進行控制。
對于 STM32WL 系列，輸入組和輸出組的電容值是獨立的。這兩個值由兩個 sub-GHz 射頻寄存器驅(qū)動，并對系統(tǒng)行為進行控制。
HSE 配置參數(shù)-STM32WL 系列
對于 STM32WL 系列，可以設(shè)置兩個參數(shù)來控制振蕩器模塊。它們可在 SUBGHZ_HSEINTRIMR和 SUBGHZ_HSEOUTTRIMR sub-GHz 射頻寄存器中訪問，這些寄存器分別包含輸入組和輸出組的電容值。相關(guān)值由其六個較低位表示（這些寄存器的其余位必須保持在其復(fù)位值）。
對于兩個寄存器：
0x00 對應(yīng)于最小電容（~11.3 pF）
0x2F 對應(yīng)于最大電容（~33.4 pF）
值不得超過 0x2F，并且微調(diào)步長為~0.47 pF
復(fù)位值為 0x12，對應(yīng)于~20.3 pF。
如前所述，SUBGHZ_HSEINTRIMR 和 SUBGHZ_HSEOUTTRIMR 是 sub-GHz 射頻的一部分，而不是系統(tǒng) CPU 的一部分。要修改其值，用戶代碼必須通過其 SPI 接口與 sub-GHz 射頻通信。
