问1:
看datasheet时经常会遇到晶振的问题,上网查了些资料感觉还是很迷茫,说的太理论了,希望高手给予解答,谢谢
1,晶振有什么作用?
2,晶振和时序有什么关系?
3,为什么需要有不同的晶振在一个板子上?
4,在程序中发现可以用定时器根据不同的晶振调整波特率,为什么可以一调整?
谢谢!
答1:
CPU运行时是一步一步的,每“一步”执行一条指令,这个“一步”的判断依据就是来自晶振。低端CPU的运行速度由晶振直接决定。高端CPU的运行速度由晶振倍频后产生时钟决定。
比如89C51的经典晶振是11.0592MHz,其运行频率是11.0592MHz/12。
PC机的奔腾,酷睿等CPU也是有晶振的(别问是多少Hz的,我也不知道:-)),倍频N倍后可到GHz。
时序的细化就是“依赖时钟进行运作的顺序”,而时钟就是有晶振产生的。不过说实话,这两者没有直接联系。时序更多的是涉及一组信号之间的关系,比如I2C接口的SCL/SDA,这两者之间有严格的时序关系。SPI的CLK/MISO/MOSI,也有时序依赖关系。USB的D+/D-也有协议要求的时序关系。这些看起来是跟晶振没有直接的关系。
不同的CPU,不同的芯片,都有其标准定制的运行频率,所以需要不同的晶振。比如,USB1.1需要的是48MHz时钟进行分频,那么一般需要12MHz晶振,倍频4倍得到48MHz。RTC时钟需要比较准确的1S(1秒)定时,所以需要32.768KHz的晶振。
你说的波特率一般是针对串口的,其他通讯一般不用“波特率”。用不同的晶振,要得到同样的波特率,所需要做的分频是不一样的,所以你看到的设置就不同了。
问答2:
再问一下USB1.1需要的是48MHz时钟进行分频,那么一般需要12MHz晶振,倍频4倍得到48MHz。为什么不直接用48MHz晶振,而要选择倍频?
答:
一般高频晶振容易对外围电路或受到外围电路的影响,PCB layout是需要注意,
所以有些芯片为了使用方便,采用低频晶振倍频的方式得到高频。
但这不是绝对的,很多电路采用50M甚至更高频率的晶振。
RTC时钟需要比较准确的1S(1秒)定时,为什么需要32.768KHz的晶振。
答:
数字电路都是用2进制表示数字,32768表示为1000000000000000(15个零),
这样只要检测到最高位变化,就知道1秒了,不要检查每个位,电路简单。
时钟是一定要通过晶振产生的吗?
答:
还有其他方式产生时钟,例如RC电路等,但精度不高。
很多单片机不要晶振,就是内部有RC振荡电路。
为什么调整波特率实际上一般都是分频操作?而不是倍频?
答:
分频电路是数字电路,在实现上只要一个计数器加一个比较器就可以了,
而倍频电路是模拟电路,一般是PLL实现,实现M、N在一定范围内的M/N的倍频或分频,比较复杂,而且对电路电源的干扰敏感,
所以能采用分频的一般不用倍频。
波特率不是有大有小吗?
答:
波特率是特指某个设备或协议的通讯速度,不同的设备或协议又较大区别,同一设备或协议也可能工作在多种波特率下,
例如以太网卡可以达到10M/100M/1000M,而I2C为100K/400K,RS232(串口)一般最大为115.2K
通过分频率为什么可以调整波特率?
答:
分频的原理就是用一个计数器计数输入的时钟个数,到了指定个数切换输出电平,
例如一个10M的输入始终,每个时钟切换一次输出,则输出为5M,
注意:输出一个1加一个0才是一个完整输出时钟,所以分频器输出至少是2分频,因此如果每5个时钟切换一次输出,就只有1M了
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