【原创】STM32 RTC(实时时钟) 32.768kHz晶振起振指南

kqwd · 发表于 2013-4-28 14:48:05

STM32的RTC晶振经常出现不起振的问题，这已经是“业界共识”了。。。很多人在各种电子论坛上求助类似于“求高手指点！RTC晶振不起振怎么办”的问题，而其答案基本可以概括为“这次高手帮不了你了”

更有阴谋论者提出让人啼笑皆非的解释——STM32的RTC晶振不起振是ST与晶振厂商串通后故意搞出来的，目的是提高某晶振厂商高端晶振的销量。。。

最近做的几块板子也用到了STM32的RTC，前后两版一共做了大概6片，幸运的是并未遇到晶振不起振的现象。而我采用的是3毛钱一个的普通晶振，并未选用传说中低负载高精度晶振。。。后来在另外一片实验性质的板子上首次遇到了晶振不起振的问题，而且做了2片都不起振，这才让我意识到这个问题的严重性。

从上述现象来看，我认为对RTC晶振起振影响最大的因素应该是PCB的布线。但是遇到问题时通常是PCB已做好，甚至已经做了几百块，没有回头路了。于是大家更关注的问题似乎就是“如何补救”了。在网上搜索一下，你就会发现世界是如此美好！每个人的经验和建议都不一样，甚至是完全相反的！这种现象告诉我们，除了PCB布线，对晶振起振影响最大的似乎不是电气参数，而是另外一种不可忽略的因素——人品！

各种相互矛盾的经验也告诉我们，导致晶振不起振的原因是多种多样的，也是因“人”而异的。也许，我们无法找到一个绝对有效的经验一举解决STM32的RTC晶振这个让人头疼的问题，但我们可以从各种经验中找到一些线索，为最终摸索到适合自己这块板子的解决方案提供一些帮助和提示。

如果晶振不起振，尤其是你已经使用了传说中的爱普生6pF晶振后还是不行，也许你应该尝试对以下几个方面排列组合，找到适合你这块板子的，更容易起振的方式。

下面就罗列一下可能影响RTC晶振起振的因素
1. 晶振的品牌和负载电容
大家貌似都知道要用6pF的晶振，但我发现其实12.5pF的也可以用。大家都说KDS日本原装的好，我那个3毛钱的国产晶振貌似也没啥大问题。。。
2. 晶振外接的匹配电容
有人说6pF的晶振要配6pF的电容。但有经验公式指出这个电容的值应该是晶振本身负载电容的两倍，6pF的晶振应该配10pF的匹配电容，当然12.5pF的就应该配20pF或者22pF的电容了~电容值不匹配可能造成晶振不起振。更神奇的是，有人指出去掉外接的匹配电容会使晶振起振！这似乎没啥道理，但在我的板子上，有且仅有这个方案是可行的！！！
3. 晶振并联的反馈电阻
晶振可以并联一个高阻值的电阻，据说这样更容易起振。。。这个电阻的阻值有人说是1MΩ，有人说是5MΩ，也有人说是10MΩ，，，当然也有人说不能并联这个电阻，并联了反而不起振
4. XTALout到晶振间串联电阻
这种做法是官方的应用笔记指出的，而且给出了这个电阻的计算公式。对这个电阻的的必要性也是众说纷纭，同样存在两种矛盾的说法，即必须要有这电阻，否则不起振。还有一说不能有这个电阻，否则不起振。。。从官方的应用笔记来看，这个电阻的主要作用是保护晶振，以防晶振发热。由此看来这个这个电阻似乎并非影响晶振起振的主要因素，甚至可能让晶振更难起振。
5. 晶振的外壳是否接地
这个就不用说了吧。。。晶振的外壳是金属的，做封装时可以把那个焊盘做成机械焊盘而悬空，也可以做成电气焊盘，然后连接到GND。对这个说法同样存在争议，有人说外壳必须接地，也有人说接地后反而不起振。
6. 提高Vbat引脚的电源质量
这种说法是有一定道理的，因为RTC部分是由Vbat的来供电的。有人说Vbat引脚对电源质量要求比较高，如果纹波较大可能会影响晶振的起振。更有人说反而需要一些噪声，激励晶振产生正反馈从而顺利起振（本人对此表示呵呵）。。。但不管怎样，提高电源质量对大家都是好事~
7. 晶振周围的环境
有人指出应该仔细清洗RTC晶振周围的电路，甚至是使用环氧树脂胶将晶振密封起来。这种说法得到了一些人的支持，看来也是有相当多的事实依据。
8. 减少晶振焊接时加热的时间
有人认为长时间加热晶振进行焊接会对晶振本身带来影响，却不是彻底损坏晶振，从而使得晶振不容易起振。。。这种说法我没验证过，个人表示怀疑。。。
9. 焊接的焊锡量
这个种说法感觉就更不靠谱了，但真的有人在晶振引脚上多加了点焊锡晶振就能起振了。从原理上说，多加点焊锡确实会改变晶振和PCB间的寄生参数，但我感觉影响微乎其微。。。可能晶振已经徘徊在临界值的边缘了，这种做法才会起到一点作用。
10. 使用有源晶振
个人认为这是一劳永逸解决晶振不起振问题的不二法门！有人对STM32的RTC晶振不易起振的原因做了一个解释，即出于低功耗的考虑，STM32对晶振的驱动功率比较低，所谓“好鼓不用重锤”，一些差的晶振就需要更高的驱动功率，所以不易起振。我认为这种解释是有道理的。使用有源晶振则不存在驱动功率的问题，如果问题确实是因为驱动功率造成的，那使用有源晶振毫无疑问可以彻底解决问题。而且目前网上还没看到说有源晶振不起振的求助帖。但是有源晶振通常比较昂贵，甚至要比一颗外置的RTC芯片还要贵。至于这个问题的取舍，就要看各位看官自己的想法了。

Flyback · 发表于 2013-4-28 20:55:48

STM32F4/F2/L1这几个系列的RTC功能和寄存器完全变了，晶振的驱动电路也应该没有问题了

蓝胖子 · 发表于 2013-6-19 10:41:06

楼主总结了这么多，其实还是众说纷纭，没一个完善的解决方案

longjunyi · 发表于 2013-6-20 10:14:11

有没有最终解决方法呀

guowanling8061 · 发表于 2013-6-20 12:49:01

最好根据自己的经验，给出合理的解决建议，不是人云亦云！

Grant · 发表于 2013-6-20 15:59:40

爱普生6pF晶振有很多中型号，他们的参数都不一样，还是有很大差别的，去搜我回答过的帖子关于如何选一个合适的RTC晶振，会找到经验的。那些经验其实在ST的应用笔记中都有提到，没太在意，出了问题才发现。可是晚了，公司赔了快四十万。

RTC起振失效这个事情实在是整得太大，为这个和ST欧洲的设计团队、爱普生原厂的折腾了好几回，总算搞明白一些。以前也不太关心这个，以为只要找个6pF的就行，其实还差远了，能起振只能说拼人品，用的是设计余量不稳定啊。芯片本身没问题，只是太挑晶振参数，完全匹配的不好找。

苹果鱼吉 · 发表于 2013-6-21 08:57:50

正好要用到，谢谢楼主喽

太阳花 · 发表于 2013-6-21 09:12:50

我这里测试的是，不能起振的芯片，链接晶振的两只引脚用万用表2M电阻党能测量出阻值。能正常起振的阻止无穷大。

wenunit · 发表于 2013-6-21 14:31:28

这个问题,在两年前就解决了,公司的东西,方法太好提供...

oiuwer · 发表于 2013-6-21 21:19:02

学习了~~~

lyflyaway · 发表于 2013-8-25 22:14:46

各有各的情况

chensteven · 发表于 2013-8-25 23:00:09

人品？？！！

liuruoshui · 发表于 2013-8-25 23:31:20

还是没有推出一条合理的解决办法，或者说给出一个具体的方案！

STM32_Study · 发表于 2013-8-26 00:14:26

Grant 发表于 2013-6-20 15:59
爱普生6pF晶振有很多中型号，他们的参数都不一样，还是有很大差别的，去搜我回答过的帖子关于如何选一个合 ...

请问 Grant，现在ST给出的建议是怎样呢？

STM32F2和F4是不是真正解决了RTC兼容性的问题了？

Grant · 发表于 2013-8-30 11:25:48

2和4要兼容？没听过这个说法。因为2和4的RTC电气参数有些不同，应该是没办法做到全版本兼容的。至少在205上X,Y两个版本都做不到。

merphy · 发表于 2013-9-17 11:11:26

10. 使用有源晶振
个人认为这是一劳永逸解决晶振不起振问题的不二法门！有人对STM32的RTC晶振不易起振的原因做了一个解释，即出于低功耗的考虑，STM32对晶振的驱动功率比较低，所谓“好鼓不用重锤”，一些差的晶振就需要更高的驱动功率，所以不易起振。我认为这种解释是有道理的。使用有源晶振则不存在驱动功率的问题，如果问题确实是因为驱动功率造成的，那使用有源晶振毫无疑问可以彻底解决问题。而且目前网上还没看到说有源晶振不起振的求助帖。但是有源晶振通常比较昂贵，甚至要比一颗外置的RTC芯片还要贵。至于这个问题的取舍，就要看各位看官自己的想法了。
有源竟真的电源接在什么地方呢，电池？ 3.3V 会不会导致电池没电呢

ljt80158015 · 发表于 2013-10-23 14:33:12

有源竟真的电源接在什么地方呢，电池？ 3.3V 会不会导致电池没电呢

同问！

chenjklnm · 发表于 2014-1-6 15:00:28

只有实际测试了，才是最适合自己的方案

wsh · 发表于 2014-2-22 12:02:35

支持一下。。。。

Ω囿圉Ω · 发表于 2014-4-24 18:14:23

人品大爆发，问题出现了。

Vampireyifeng · 发表于 2014-4-24 18:36:34

顶，支持楼主

rootxie · 发表于 2014-4-24 18:48:13

实际原因只有一个,那就是人品太差
建议不起振的板子找公司一个人品好的摸上一摸保证起振,这个方法一般人我不告诉他

cy_ygs · 发表于 2014-4-25 13:32:36

看看。。。

hzpyl · 发表于 2014-6-5 11:13:06

没有具体的解决办法。

tsb0574 · 发表于 2014-6-5 13:26:19

换吧，无解！

xjsok2007 · 发表于 2014-10-21 15:25:30

人品！！！

wwwzfgcom · 发表于 2014-10-22 00:35:27

wenunit 发表于 2013-6-21 14:31
这个问题,在两年前就解决了,公司的东西,方法太好提供...

这个问题很严重，听说夏天和冬天的效果是不一样的，能不能说说什么方法吗

lcmdw · 发表于 2015-6-3 17:27:35

mark

wfy · 发表于 2015-7-12 09:00:42

总结得很好，支持一下。

小乖 · 发表于 2015-8-17 13:38:32

我现在需要毫秒记数，不知道有没有解决方案

yick · 发表于 2015-8-18 12:33:42

楼主说的有道理，总结的很好。

hhww8280 · 发表于 2015-8-20 16:41:19

被晶振搞的头大路过。

smithding · 发表于 2015-8-20 17:10:33

实际上st的外部晶振设计的很烂，什么低功耗考虑都是借口，到现在都没用一个成熟的方案设计可以保证绝对可靠起震的

Jerry_Lee · 发表于 2015-8-24 07:39:55

我都放弃STM32的RTC了。。。

cwei · 发表于 2015-8-24 08:06:15

差点就用了，看来还是外部的算了

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