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凡亿专栏 | 工程师如何看待晶振频率的选择问题?
工程师如何看待晶振频率的选择问题?

在嵌入式系统设计中,晶振作为系统的心脏,其频率的选择直接关系到系统时钟的准确性和稳定性,进而影响外设如串口通信的性能。特别是在高精度高频率场景,因此本文将谈谈晶振频率的选择问题。

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1、晶振频率选择的直接影响

①波特率精准度

不同的晶振频率在计算得到的UBRR值(波特率寄存器值)时会产生不同的误差。当晶振频率与所需波特率之间的比值非整数倍时,取整后的UBRR值将引入误差,进而影响串口通信的精准度。例如,使用12MHz晶振时,计算出的UBRR值为5.51,取整后误差约为9%,这在高精度通信场景中是不可接受的。

②系统设计的灵活性

合适的晶振频率不仅能减少波特率误差,还能为系统设计提供更多的灵活性。例如,某些应用可能需要同时支持多种波特率,选择能够整除多种波特率所需分母的晶振频率,可以简化软件设计,提高系统的兼容性和可扩展性。

③功耗与性能平衡

虽然晶振频率选择主要影响的是通信精准度,但过高的频率也会带来功耗的增加。在资源受限的嵌入式系统中,合理平衡晶振频率与系统功耗,是实现高效能设计的关键。

2、晶振频率的实践建议参考

①精确计算,避免误差

在选择晶振频率时,应首先根据所需波特率进行精确计算,确保计算出的UBRR值误差在可接受范围内。

②优先考虑标准频率

选择市场上常见的标准频率晶振,有利于降低采购成本和库存压力,同时提高系统的通用性和可替换性。

③考虑系统整体需求

晶振频率的选择应综合考虑系统所有外设的时钟需求,确保整体系统的稳定性和性能最优。

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