[踩坑]STM32外部8M不起振会有什么现象？

作者：王超
首发：电子电路开发学习

8M晶体不起振是什么现象？

最近公司做了几块基于STM32的板子，芯片是用的F103CBT6，打样焊接回来，先测试一下硬件是否能正常工作，简单写了个测试代码，看看程序下载运行，GPIO控制这些是否正常，很简单的一个程序，LED每100ms翻转一次：

#include "main.h"

int main(void)
{
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    delay_init();
    led_init();

    while(1)
    {
        led_set(1, ON);
        led_set(2, ON);
        led_set(3, ON);
        led_set(4, ON);
        delay_ms(100);

        led_set(1, OFF);
        led_set(2, OFF);
        led_set(3, OFF);
        led_set(4, OFF);
        delay_ms(100);  
    }
}

程序下载，运行，有一些奇怪的地方，程序中是每100ms变化一次，可实际观察却是近1s闪烁一次。

示波器一测，实际上是900ms闪烁一次。改了个其他的时间1ms，10ms等，发现都是实际设置的9倍时间，这是为什么呢？

8M晶体为什么不起振

示波器探头一量晶振的两个管脚，没有波形！

难道是焊接问题，我又拿了另外一块新板子，没烧程序的，同样是没有波形。

为了排除程序配置的问题，我又找了一块正常的开发板，运行正常，延时时间也能对上，说明程序是没问题的！

我又量了开发板上的晶振波形，两个管脚都是1v-3.3v，8M频率的正弦波，如下图所示：

于是便开启了硬件调试模式，一顿操作猛如虎：先拆了外部8M无源晶振和两颗匹配电容，使用信号发生器输出3.3v的8M方波，接到OSC\_IN上，再次上电，完美运行，延时是准确的！

可以确定是晶振部分电路的问题，一共就3个元件，两个电容和1个8M的无源晶体，晶体一般不会有什么问题，最有可能的就是匹配电容的大小不对。

拿起万用表一量，高高的100nF！换上个39pF的电容，焊接上晶振，波形完美，程序运行正常！

最后一查，是硬件工程师的物料BOM错了，误把这两颗关键性的电容和100nF的电容合并到一起了。

怎么看8M晶体是否起振了

当然，最简单的方法，就是烧录好程序，直接使用示波器测量晶振的两端。如果是焊接的全新的芯片，还没有烧写程序，直接测量晶振是没有波形的。或者是使用调试器进行全片擦除，也是量不到波形的。

能不能从程序中读出当前晶振是否起振了呢？

printf("当前系统主频:%d, 外部晶振状态: %d\r\n",SystemCoreClock, RCC->CR & RCC_CR_HSERDY);

从STM32的启动流程可以看出，在执行main主函数之前，会通过SystemInit()函数完成系统时钟的配置，RCC->CR & RCC_CR_HSERDY这个值就表示当前外部晶振是否准备就绪，0为异常，1为正常。

当外部晶振无法就绪时，会自动启用内部HSI 8M RC晶振作为系统主频，即主频只有8MHz，这也就是为什么延时时间相差9倍的原因！

static void SetSysClockTo72(void)
{
    __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;

    /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/
    /* Enable HSE */
    RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);

    /* 如果外部晶振没有其中，RCC->CR & RCC_CR_HSERDY恒为0*/
    do
    {
        HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
        StartUpCounter++;
    }
    while ((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));

    if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
    {
        HSEStatus = (uint32_t)0x01;
    }
    else /* 满足这个条件 */
    {
        HSEStatus = (uint32_t)0x00; 
    }

    /* HSEStatus=0，不满足，无法完成PLL配置 */
    if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
    {
        /*  PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */
        RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
                                            RCC_CFGR_PLLMULL));
        RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL9);
    }
}

顺手量了RS232串口的波形：