也许STM32的RTC晶振真的被误会了...

rosicky0301 · 发表于 2014-1-4 12:22:47

本帖最后由 rosicky0301 于 2014-1-4 12:36 编辑

最近在使用STM32做产品，也对它的RTC晶振的选型及外部电容的选择有一些困惑，于是上网搜索。搜索到的结果中，最多的是抱怨STM32的RTC晶振不容易起振，RTC计时不准，或者对晶振的质量很挑。
我大致总结了网上的几种解决方案：
1.在晶振管脚两端并联1M以上电阻，以增加STM32对晶振的驱动能力
2.使用有源晶振
3.使用专用RTC芯片
4.还有一些说换个晶振就行了
5.再有专业一些的说PCB布线有问题

其实，无论是用STM32的RTC晶振还是系统主晶振，大家不妨先仔细阅读STM32官方的关于晶振设计的手册，手册上写的很清楚，选择晶振的要点是什么：
1.增益裕量，通过给定的公式来计算，决定晶振是否起振，计算结果如果>5就可以起振，<5就肯定不会起振。主要相关参数是ESR和CL，至于晶振参数的准确度，肯定大厂晶振会好一些。
2.晶振的负载电容，跟RTC计时的精度有关。通过晶振标称的CL可以求得外部负载电容应该选择什么大小的。6pF的晶振，未必就一定用6pF或10pF的外部电容就可以，这个需要计算。
3.外部电阻，手册里写的是串联电阻来限制驱动能力，其实对于使用杂牌晶振的来说，并联1M以上电阻增加驱动能力还是比较现实的。
4.对于不善计算或懒惰的同学，可以选择手册里推荐的晶振型号，但是外部电容还是需要自己计算求出。

手册里没有着重强调，但是也很关键的是PCB的走线，首先晶振走线不能离STM32太远，其次两根线应该是等长线，再就是晶振周围地线要环绕一圈防止干扰。
至于很多同志们说换个晶振就好了其实是晶振参数不一致造成的，其最根本的原因就是手册里写的增益裕量的计算。
大家能够通过手册明显看到LSE部分的增益裕量都是个位数，而HSE部分的增益裕量都是70+，这也解释了为什么HSE很少有不起振的，而LSE不起振的情况经常发生，大家可以从增益裕量这一最基本的参数来寻找原因。

我也是通过自己的体会来总结一下，未必都对，希望能对深陷STM32的RTC晶振门的同志们有所启发。

cht-rtos · 发表于 2014-1-4 12:37:14

内部rtc要求外部电容不能超过15pF，也就是说晶体的负载电容要小于7.5pF，晶体选择要注意以下负载电容大小

sc_jack · 发表于 2014-1-4 12:38:52

+1 ，用6Pf的晶振，10pf的两个电容解决问题

rosicky0301 · 发表于 2014-1-4 12:39:55

cht-rtos 发表于 2014-1-4 12:37
内部rtc要求外部电容不能超过15pF，也就是说晶体的负载电容要小于7.5pF，晶体选择要注意以下负载电容大小 ...

是的。厂家也推荐CL<7的晶振。

68336016 · 发表于 2014-1-4 12:49:17

楼主批量生产验证过了？
即使是在用6pf负载晶振情况下，还是有人遇到不起振，在本论坛和21IC就曾经有帖子。

rosicky0301 · 发表于 2014-1-4 13:15:46

本帖最后由 rosicky0301 于 2014-1-4 13:16 编辑

68336016 发表于 2014-1-4 12:49
楼主批量生产验证过了？
即使是在用6pf负载晶振情况下，还是有人遇到不起振，在本论坛和21IC就曾经有帖子。 ...

目前用了几十片，没有发现问题。即使批量生产也不可能完全没有问题，因为每个PCB的电气性能、每个晶振的稳定度都有差别，这里不是在提供百分之百成功的方法，只是在说选择STM32的LSE晶振应该注意什么。6pF的晶振，如果它的ESR，Co，以及外部负载电容，PCB布线这些都不满足条件，也一样不起振。作为设计者，一定要对设计留有余量，尽量使得增益裕量大一些，这样即使有小问题的影响，也不会妨碍工作；相反，如果那些细节不注意的话，即使某个条件满足，比如6pF的电容，也一样不会工作正常。

dwiller_ARM · 发表于 2014-1-4 13:20:49

手册很重要很根本

dtszcr · 发表于 2014-1-4 13:27:18

用20PF电容，还没遇到问题

rosicky0301 · 发表于 2014-1-4 13:28:11

dwiller_ARM 发表于 2014-1-4 13:20
手册很重要很根本

是的，最重要的往往却最容易被忽视。

rosicky0301 · 发表于 2014-1-4 13:29:02

本帖最后由 rosicky0301 于 2014-1-4 13:33 编辑

dtszcr 发表于 2014-1-4 13:27
用20PF电容，还没遇到问题

外部电容对RTC的误差和晶振的频率稳定度有影响。

javenreal · 发表于 2014-1-4 13:33:20

用山寨的ds1302+山寨的最便宜32768晶振，可以稳稳起振。而stm32所要求的晶体国内很难买到合适的，并且成本不低。

rosicky0301 · 发表于 2014-1-4 13:34:29

javenreal 发表于 2014-1-4 13:33
用山寨的ds1302+山寨的最便宜32768晶振，可以稳稳起振。而stm32所要求的晶体国内很难买到合适的，并且成本 ...

对，这个就看设计者如何取舍。

252514251 · 发表于 2014-1-4 13:46:22

我怀疑可能跟stm32 批次有关，有个片子在我手上，用32.768k有源晶振，LSI 任然无法使用

rosicky0301 · 发表于 2014-1-4 13:48:36

本帖最后由 rosicky0301 于 2014-1-4 13:51 编辑

252514251 发表于 2014-1-4 13:46
我怀疑可能跟stm32 批次有关，有个片子在我手上，用32.768k有源晶振，LSI 任然无法使用 ...

也不排除有的片子有问题，最好排除一下软件原因和其他硬件原因，然后换其他批次芯片试试。

oped001 · 发表于 2014-1-4 13:54:47

dtszcr 发表于 2014-1-4 13:27
用20PF电容，还没遇到问题

太大了吧，你做了多少量？

dtszcr · 发表于 2014-1-4 14:23:04

oped001 发表于 2014-1-4 13:54
太大了吧，你做了多少量？

可能也是量不多，几百个吧

AWEN2000 · 发表于 2014-1-4 14:24:57

内置rtc是个鸡肋，不可靠
还需要自己校准

现在外置带晶体的时钟芯片，出厂就校准好的，也不贵

tbbt · 发表于 2014-1-4 14:42:28

一般杂牌的6PF的晶振，用下来至少20%左右有问题的，用KDS、EPSON之类好点的有个别不行，一般焊上去好用的，之后很少会坏，PCB设计上尽量离STM32要近，走线要粗。

wangguanfu · 发表于 2014-1-4 15:08:13

掳主
ST早期版本的可以把你整到死的感觉不信你就买点以前的Z版本或者B版本等来实验
新版本的STM32 已经不怎么挑晶振了所以：才有了你LZ位置的结论“！

mcu_mouse · 发表于 2014-1-4 15:27:21

被这个害过，换晶振。换电容。改PCB走线，也用过手册上推荐的晶振。
还是有那个问题，有的板子有时能起振，有时不能起振。每次1K的量，基本上有10%的不良。
说老实话。这个肯定是STM存在问题的。我用DS1302还有用S3C2410的RTC，它们的时钟晶振随便用。根本没有STM32的这么扯蛋。。。。

miraclelife · 发表于 2014-1-4 15:39:41

完全按照手册的选型还是会有不起振的路过....

caizhiwei · 发表于 2014-1-4 15:41:48

我用百为的stm32开发板，晶振偶尔不起振，有手捂热就起振了，说白了，还是设计问题~~谢谢撸主讲解！！！

heky · 发表于 2014-1-4 16:00:44

N个人说解决了，结果最多过一年，很多lz跑回来自己骂娘。
LZ，你先用上几十K的量再下论断吧。

wy2000 · 发表于 2014-1-4 19:56:14

LZ一定没批量用过，学术派！
如果你不用那几个6P负载电容的晶振，你试试看。一定叫你痛不欲生。100次上电可能99次好的，1次就直接死在那里。1000台机器检测让你反复修的话，非抓狂不可。首次批量使用，用了EPSON的晶振，反复检测还有0.5%左右的会有不起振的状况出现。不要说其他的了。吹牛谁不会。很多经验都是不靠谱的。用严格筛选的器件和严把质量关才是正道。

leirui001 · 发表于 2014-1-4 21:04:07

也许是ST现在修订一定工艺或技术没告诉我们而已

hujian228 · 发表于 2014-1-4 21:54:12

如果是做实验6pf电容都懒得焊，如果是量产加外部rtc,不想让别人的bug影响我在boss心中的权威性。

rosicky0301 · 发表于 2014-1-5 02:45:59

heky 发表于 2014-1-4 16:00
N个人说解决了，结果最多过一年，很多lz跑回来自己骂娘。
LZ，你先用上几十K的量再下论断吧。 ...

对不起，我的结论是？

rosicky0301 · 发表于 2014-1-5 02:48:34

wy2000 发表于 2014-1-4 19:56
LZ一定没批量用过，学术派！
如果你不用那几个6P负载电容的晶振，你试试看。一定叫你痛不欲生。100次上电可 ...

高人，难道你设计的时候不参考手册么？

o0pingu0o1 · 发表于 2014-1-5 06:30:04

踏踏实实用外挂RTC，小本买卖，输不起。

inkfish321 · 发表于 2014-1-5 10:14:15

我用爱普生的，然后软件内外rtc都开，外面的起不来就打开内部rc并校准使用。

wy2000 · 发表于 2014-1-5 19:44:56

rosicky0301 发表于 2014-1-5 02:48
高人，难道你设计的时候不参考手册么？

已经采用ST推荐的品牌和型号的晶振了，知道不。
所以如果做产品，需要时常断电重启的话，建议时钟芯片用外置的。用ST内部的会恶心死你。

ljt80158015 · 发表于 2014-1-5 19:55:06

学习了！~

vtte · 发表于 2014-1-5 20:29:55

真心请教各位，用有源晶振能彻底解决问题吗？

emobbs · 发表于 2014-1-5 20:30:56

这个要留个记号的

Grant · 发表于 2014-1-5 22:54:26

68336016 发表于 2014-1-4 12:49
楼主批量生产验证过了？
即使是在用6pf负载晶振情况下，还是有人遇到不起振，在本论坛和21IC就曾经有帖子。 ...

6pf负载晶振，除去负载电容，还有其它的几个参数是不相同的，像楼主说的增益裕量，而这个与RTC能不能可靠起震关系非常大。

上面的问题，我这验证过，而且还交过6位数以上的学费！
相同的内容，我很早就在论坛里讲过，估计也没多少人上心看过。

68336016 · 发表于 2014-1-5 23:02:47

Grant 发表于 2014-1-5 22:54
6pf负载晶振，除去负载电容，还有其它的几个参数是不相同的，像楼主说的增益裕量，而这个与RTC能不能可靠 ...

你那帖子很早我也看过

不过话说白了，要求过于苛刻就是以前的STM32自身问题，没有困难也要创造困难给客户使用。

后来的好像比较少听到这个RTC晶振问题了吧，那就意味着改进了，意思也就证明了以前那些的“不近人情”其实就是缺陷

STM32_Study · 发表于 2014-1-5 23:07:34

Grant 发表于 2014-1-5 22:54
6pf负载晶振，除去负载电容，还有其它的几个参数是不相同的，像楼主说的增益裕量，而这个与RTC能不能可靠 ...

请问Grant，现在新出的STM32F1系列的RTC是否有改进的？F2、F3、F4系列的RTC是否跟F1的不同？兼容性如何？

xjtyOnly51 · 发表于 2014-1-6 09:20:47

mark, 最近一个project是加了电容才好的

physis · 发表于 2014-1-6 10:17:41

252514251 发表于 2014-1-4 13:46
我怀疑可能跟stm32 批次有关，有个片子在我手上，用32.768k有源晶振，LSI 任然无法使用 ...

+1
最开始用stm32应该是09年，被RTC折腾的生不如死，当时用的是那个文档推荐的型号

现在但同样的板子同一批次的晶振，这两年就再也没见过RTC不起振的问题，甚至都忘了RTC会有问题这回事儿

Grant · 发表于 2014-1-6 11:35:59

68336016 发表于 2014-1-5 23:02
你那帖子很早我也看过

不过话说白了，要求过于苛刻就是以前的STM32自身问题，没有困难也要创造困难给客 ...

对于STM32的这个问题，我也认为是它自身设计考虑的冗余太少导致客户的发挥空间减少。
我们付过学费，虽然不能完全说是ST的原因，但找他们吐槽我还是干过的。

Grant · 发表于 2014-1-6 11:39:49

STM32_Study 发表于 2014-1-5 23:07
请问Grant，现在新出的STM32F1系列的RTC是否有改进的？F2、F3、F4系列的RTC是否跟F1的不同？兼容性如何？ ...

有改进，但没觉得有啥好处，反倒是对用户麻烦了。
举个例子，205的不同版本，数据手册里面都写了，增益都不相同，折腾死了。

不过站在我自己的角度客观的讲，按照手册的参数设计，RTC确实没怎么出问题。

STM32_Study · 发表于 2014-1-6 12:31:59

Grant 发表于 2014-1-6 11:39
有改进，但没觉得有啥好处，反倒是对用户麻烦了。
举个例子，205的不同版本，数据手册里面都写了，增益都 ...

谢谢 Grant

看来主要是晶振型号采购要对才行。这个是关键

guoj · 发表于 2014-1-6 13:06:02

该问题，是否在现在出货的STM32F1XX中存在，好像说有改进，不知真假。

1826772880 · 发表于 2014-1-6 13:29:06

晶振这块都出问题，那整个系统不就瘫痪了，，，，

chenjklnm · 发表于 2014-1-6 14:53:54

晶振负载电容不好选，一般都是12pF的，那是不是匹配电容就要很小了

Grant · 发表于 2014-1-7 11:51:25

1826772880 发表于 2014-1-6 13:29
晶振这块都出问题，那整个系统不就瘫痪了，，，，

看问题要仔细，这里的晶振是RTC，不是HSI，也不是HSE，跟你理解的系统没毛线关系。

RTC影响的是年月日的时钟，在备份电池下记年月日/定时用的硬件模块。

1826772880 · 发表于 2014-1-7 12:13:59

Grant 发表于 2014-1-7 11:51
看问题要仔细，这里的晶振是RTC，不是HSI，也不是HSE，跟你理解的系统没毛线关系。

RTC影响的是年月日的 ...

这不是刚入门STM么，谁知道还有时钟的晶振

chengying · 发表于 2014-1-13 11:57:36

mark

ywq · 发表于 2014-11-1 10:34:30

学习了，最近也碰到该问题

yaxiaoyu · 发表于 2014-11-1 10:59:38

rosicky0301 发表于 2014-1-4 13:15
目前用了几十片，没有发现问题。即使批量生产也不可能完全没有问题，因为每个PCB的电气性能、每个晶振的 ...

这个芯片上市，很久了，也许你用到的MCU已经是厂家优化过的流片了~~你去百度搜下问题，都是2012年包括以前的RTC不稳定~

amxx · 发表于 2014-11-1 11:35:39

不知道现在的STM32 RTC是什么样子，因为不敢用了，用着用着不起振的情况都有

kevin_ares · 发表于 2014-11-1 11:49:41

没做过产品的人在这喊,情有可原

661球 · 发表于 2014-11-1 14:43:06

学习了

bingchacoool · 发表于 2015-3-26 09:08:29

stm32内部不是集成了一个RF电阻5M欧的，你再并联一个1M电阻，不是更弱了吗？

不起振有可能是部分人晶振外壳用焊锡接地了，温度过高烫坏了晶振

study_hardware · 发表于 2015-3-26 09:33:34

增益余量只是跟晶振内部参数有关

study_hardware · 发表于 2015-3-26 09:34:46

负载电容也是
stm32内部有并联的反馈电阻了不用再并联了

shmilyduo · 发表于 2019-11-15 15:01:03

楼主说的很多我们几十K的量，良品率99.9%

散装805 · 发表于 2020-3-30 16:19:27

shmilyduo 发表于 2019-11-15 15:01
楼主说的很多我们几十K的量，良品率99.9%

那还是没完全解决，剩下的有问题的机子，你们是换MCU，还是换晶振？

也许STM32的RTC晶振真的被误会了...

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