单片机内外部晶振，到底有什么区别？

如果你对于单片机硬件足够了解的话，一般都知道单片机系统里都会使用到晶振，其发挥的作用非常大。单片机带有内部晶振和外部晶振，那么如何单片机稍微内部晶振与外部晶振有何区别呢？

一、单片机晶振的作用

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管它的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。

单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的石英晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片机接的一切指令的执行都是建立在晶振提供的时钟频率。

二、单片机晶振电路原理

单片机一般采用三端式（考毕兹）交流等效振荡电路；实际的晶振交流等效电路中，其中Cv是用来调节振荡频率，一般用变容二极管加上不同的反偏电压来实现，这也是压控作用的机理；把石英晶体的等效电路代替晶体后。其中Co，C1，L1，RR是晶体的等效电路。单片机工作时，是一条一条地从RoM中取指令，然后一步一步地执行。单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。

分析整个振荡槽路可知，利用Cv来改变频率是有限的，决定振荡频率的整个槽路C=Cbe，Cce，Cv三个串联后和Co并联再和C1串联。可以看出：C1越小，Co越大，Cv变化时对整个槽路的作用就越小。因而能“压控”的频率范围也越小。实际上，由于C1很小（1E-15量级），Co不能忽略（1E-12量级）。所以，Cv变大时，降低槽路频率的作用越来越小，Cv变小时，升高槽路频率的作用却越来越大。这一方面引起压控特性的非线性，压控范围越大，非线性就越厉害；另一方面，分给振荡的反馈电压（Cbe上的电压）却越来越小。采用泛音次数越高的晶振，其等效C1就越小；因此频率的变化范围也就越小。

简单地说，没有晶振，就没有时钟周期，没有时钟周期，就无法执行程序代码，单片机就无法工作。

三、单片机的内部晶振与外部晶振区别

单片机的外部晶振稳定，受温度，湿度等环境因素影响比内部晶振小，精度比较高。而且当设计需要降低功耗时，比如说便携式仪表等，就需要外部晶振，因为内部晶振不能根据需要停止，而外部晶振可以适时停止，从而进入休眠状态，降低功耗。

而单片机的内部晶振一般不够准确，误差比较大。但单片机的内部晶振和外部晶振的作用都是一样的，给系统提供时钟。如果对频率要求不高的话（比如不涉及串口通信和精确定时等的话），用内部晶振就足够了，并且这样成本还低。

外部晶体振荡器被旁路的原理和原因

单片机的外部晶振稳定，受温度，湿度等环境因素影响比内部振荡器小，精度比较高。而且当设计需要降低功耗时，比如说便携式仪表等，就需要外设晶振，因为内部振荡器不能根据需要停止，而外部晶振可以适时停止，从而进入休眠状态，降低功耗。

晶振被旁路原理

”晶振/时钟被旁路“ 是指将芯片内部的用于外部晶体起振和功率驱动等的部分电路和XTAL_OUT引脚断开，这时使用的外部时钟是有源时钟或者其他STM32提供的CCO输出等时钟信号，直接单线从XTAL_IN输入，这样即使外部有晶体也震荡不起来了

只有在使用外部时钟的时候是被旁路，注意不是晶体振荡器，也就是说当使用外部提供的时钟时(如使用有源振荡器)，必须设置这个控制位旁路上述内置振荡器；可以理解把内部时钟关闭，打开外部时钟。

HSE模式配置（旁路模式）

外部时钟源（HSE旁路）

在这个模式里，必须提供外部时钟。它的频率最高可达25MHz。用户可通过设置在时钟控制寄存器中的HSEBYP和HSEON位来选择这一模式。外部时钟信号（50%占空比的方波、正弦波或三角波）必须连到SOC_IN引脚，同时保证OSC_OUT引脚悬空

该模式下必须提供外部时钟。用户通过设置时钟控制寄存器中的HSEBYP和HSEON位来选择这一模式。外部时钟信号(50%占空比的方波、正弦波或三角波)必须连到SOC_IN引脚，此时OSC_OUT引脚对外呈高阻态。

所谓HSE旁路模式，是指无需上面提到的使用外部晶体时所需的芯片内部时钟驱动组件，直接从外界导入时钟信号。犹如芯片内部的驱动组件被旁路了。

不过，在使用该模式时，经常有人出现配置错误，即使用跟HSE晶体模式一样的配置。这点在STM8/STM32应用中都有人发生。 所幸的是使用这个旁路模式的情形不像使用外部晶体模式那么多，不然可能更多人在这里遇到麻烦

我们不妨以STM3F4系列芯片为例。

关于寄存器位上面已经提到了，旁路模式除了配置HSEON还得配置HSEBYP位。

对于标准库函数voidRCC_HSEConfig(uint32_t RCC_HSE)

或CUBE库函数__HAL_RCC_HSE_CONFIG(RCC_OscInitStruct->HSEState)里的相关参数可能是：RCC_HSE_ON、 RCC_HSE_Bypass或RCC_HSE_OFF的其中之一

相关问答

片上晶振与外置晶振有什么区别?

晶振指的是芯片内部振荡器,那个一般是内部RC(电容电阻)振荡,这个振荡周期会随电压,温度,湿度等一些因素改变(有的比较大);外置晶振一般比内部RC振荡...晶振...

stc15单片机不用外部晶振可靠吗?只用内部晶振对串口通信有影响吗?

单片机可以不用外部晶振,只用内部晶振对串口通讯有一定影响,因为内部晶振是RC电路,温度影响较大,所以波特率是不稳定的。单片机可以不用外部晶振,只用内部晶...

51单片机连接外部晶振的引脚,分别为什么和什么?

51单片机连接外部晶振的引脚分别为XTAL1和XTAL2。XTAL1是晶振的输入引脚,XTAL2是晶振的输出引脚。晶振通过XTAL1引脚提供时钟信号给单片机,单片机通过XTAL2引...

单片机外部晶振和内部振荡哪个好?

1.外部晶振和内部振荡都有各自的优势和适用场景。2.外部晶振较好的原因是它的稳定性和精度更高,适用于对时钟要求较高的应用,如通信设备、精密测量仪器等。...

m03和m04怎么使用?

m03和m04分别是MicrochipPIC单片机的两个引脚。m03用于连接外部晶振,m04用于连接外部电容。使用时,首先要将外部晶振与m03和GND引脚连接,然后将外部电容与m04...

若外接晶振为12mhz时,单片机的时钟周期、状态周期、机器周期各是多少微秒?

1.时钟周期即晶振的单位时间发出的脉冲数,12MHZ=12×10的6次方,即每秒发出12000000个脉冲信号,那么发出一个脉冲的时间就是时钟周期,即1/12微秒。2.一个机器...

如何区别恒温晶振与温补晶振?

恒温晶振和温补晶振都是有源晶振,需要供电,区分这二者可以从三个方面入手,分别是:价格:相对而言恒温晶振的价格高于温补晶振。体积:相对而言恒温晶振的体...恒...

cs4398需要接晶振吗?

根据我的了解,CS4398是一款高性能的数字音频转换器,它不需要接外部晶振。CS4398内部已经集成了时钟生成电路,可以直接使用系统的主时钟作为输入。这样设计的好...

hc05的xlk接哪里?

HC05的XLK接口通常需要与外部晶振相连,以提供更稳定的时钟信号,以确保设备的正常运行。在连接时,需要将HC05的XLK引脚连接到晶振的输出引脚,同时还需要将HC05...

13.560晶振和433有什么区别?

13.560晶振和433是两种不同的电子元器件,主要区别如下:1.频率不同:13.560晶振的振荡频率为13.560MHz,而433是指433MHz的射频信号频率。2.功能不同:13...