使用外部时钟，通过TIM21_CH1,对STM32L0XX内部的RC时钟（HSI/MSI等）进行校准

前言：

在有些应用中，无法使用外部晶振来获取准确的时钟，不得已使用STM32内部的RC时钟。HSI以及MSI等。虽然这些时钟在出厂时，已经进行了校准。但是随着环境温度变化，RC时钟会有所改变，这在对时钟敏感的场合下，是不可接受的。幸好STM32提供了一个再校准的机会。利用外部精准时钟信号，对内部时钟进行校准。

官方文件：AN4631: How to calibrate an STM32L0xx internal RC oscillator

本文只展示对HSI的校准例程，MSI等方法相同。

正文：

一、使用TIM21_CH1通道

以上为数据手册介绍的方法，本文使用4096Hz的标准信号，通过GPIO引脚输入TIM21_CH1中，内部TIM21会有输入4分频，因此TIM21需要测量的周期应为(1/1024Hz) ,使用HSI的16MHz主时钟进行测量，得到的理论精确数值应为16MHz*(1/1024Hz)=15625。

下面为TIM21配置函数

/*函数名：TIM21_Configuration*函数描述: 定时器配置 TIM21用来对HSI进行修正*输入参数：无*输出结果：无*返回值：无
***************************************/
void      TIM21_Configuration(void)
{LL_TIM_InitTypeDef LL_TIM21_InitStruct;LL_TIM_IC_InitTypeDef LL_TIM21_IC_InitStruct;LL_TIM_DeInit (TIM21);LL_TIM21_InitStruct .Autoreload =0xffff;LL_TIM21_InitStruct .ClockDivision= LL_TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;LL_TIM21_InitStruct .CounterMode =LL_TIM_COUNTERMODE_UP;LL_TIM21_InitStruct .Prescaler =0;LL_TIM_Init(TIM21,&LL_TIM21_InitStruct);LL_TIM21_IC_InitStruct .ICActiveInput =LL_TIM_ACTIVEINPUT_DIRECTTI;//CH1连接IC1LL_TIM21_IC_InitStruct .ICFilter =LL_TIM_IC_FILTER_FDIV1;//无滤波器LL_TIM21_IC_InitStruct .ICPolarity =LL_TIM_IC_POLARITY_FALLING;//下降沿LL_TIM21_IC_InitStruct .ICPrescaler =LL_TIM_ICPSC_DIV4;//输入4分频LL_TIM_IC_Init(TIM21,LL_TIM_CHANNEL_CH1,&LL_TIM21_IC_InitStruct );LL_TIM_EnableIT_TRIG(TIM21);LL_TIM_EnableIT_CC1(TIM21);NVIC_EnableIRQ(TIM21_IRQn);
}

其中LL_TIM21_InitStruct .Autoreload =0xffff;表示从0数到最大值，在中间进行捕获一段，即输入周期。因为已知输入的周期核算成数值在15625左右，所以不用再对TIM21进行分频。65536（0xffff）足矣。

二、配置TIM21_CH1对应的GPIO

由于使用的是TIM21_CH1功能，是复用功能，所以需要在GPIO配置中设置

LL_GPIO_SetAFPin_0_7 (GPIOA,LL_GPIO_PIN_2,LL_GPIO_AF_0 ); /*使用PA2的AF0功能：TIM21_CH1*/

三、校准程序

根据官方文件给的流程图，可以进行编写相应的程序。

/**************************************函数名：HSI_Measurement*函数描述: 通过TIM21采集外部时钟信号参考AN4631中 《FIGURE 12. HSI16/MSI OSCILLATOR FREQUENCY MEASUREMENT FLOWCHART》*输入参数：无*输出结果：无*返回值：uint16_t***************************************/
uint16_t HSI_Measurement(void)
{uint8_t NUMER_OF_LOOPS;uint32_t Measure_Val=0;for(NUMER_OF_LOOPS=0;NUMER_OF_LOOPS<10;NUMER_OF_LOOPS++)//采集10次取平均值{Capture_state =CAPTURE_START;      //标志位设置为STARTLL_TIM_SetCounter(TIM21,0);LL_TIM_EnableCounter(TIM21);LL_TIM_EnableIT_CC1(TIM21);while(Capture_state!=CAPTURE_COMPLETED ); //等待捕获周期Measure_Val+= Capture_Period;      //捕获到的周期累加}LL_TIM_DisableIT_CC1(TIM21);LL_TIM_DisableCounter(TIM21);return (Measure_Val/10);           //取平均
}/**************************************函数名：CALC_HSI*函数描述: 根据外部时钟信号，对HSI进行微调进入单片机频率为4096Hz经过预分频1/4，使得IC1PS变为1024Hz而TIM21采集到的数据应该为【15625】16MHz*（1/1024Hz）=15625*输入参数：无*输出结果：无*返回值：无***************************************/
void CALC_HSI(void)
{uint16_t HSI_Measured_Val,HSI_Trimming_Val=0,HSI_Frequency_Error=0,HSI_Optimum_Error=20,HSI_Optimum_Trimming_Val=0xf;TIM21_CLK_ENABLE;//打开TIM21时钟  //RCC//GPIOTIM21_Configuration();for(HSI_Trimming_Val=0;HSI_Trimming_Val<32;HSI_Trimming_Val++)  //历遍32个trimming值，查找最佳值{LL_RCC_HSI_SetCalibTrimming(HSI_Trimming_Val );    //设置当前trimming值HSI_Measured_Val=HSI_Measurement();  //测量输入周期HSI[HSI_Trimming_Val]=HSI_Measured_Val;if(HSI_Measured_Val>15625)  HSI_Frequency_Error = HSI_Measured_Val-15625; //计算误差值else HSI_Frequency_Error = 15625-HSI_Measured_Val;if(HSI_Frequency_Error <HSI_Optimum_Error ) //如果误差值比最佳值还好，那么取代最佳值{HSI_Optimum_Error =HSI_Frequency_Error ;HSI_Optimum_Trimming_Val=HSI_Trimming_Val ; }}LL_RCC_HSI_SetCalibTrimming(HSI_Optimum_Trimming_Val );RCC_Configuration();                                  /*重新对RCC基本设置*/    }

其中TIM21时钟打开的宏如下

#define TIM21_CLK_ENABLE                 LL_APB2_GRP1_EnableClock(LL_APB2_GRP1_PERIPH_TIM21)

另外

HSI[HSI_Trimming_Val]=HSI_Measured_Val;

这个数组是用来保存，在各个Trimming_Val下（HSI校准一共32个），测量到的周期值，后面会贴出来实测数据。这个值理想情况下应该就是前面计算得到的15625。也就是说，测到的数值越接近这个数，那么时钟此时越精准。我们的目的也就是找到这个最佳值。

中断程序

void TIM21_IRQHandler(void)
{if (Capture_state==CAPTURE_ONGOING)/*在使用TIM21测量频率时，用来表示当前状态，第一次进入中断为CAPTURE_START=0，第二次为CAPTURE_ONGOING=1*/{IC1ReadValue2= LL_TIM_IC_GetCaptureCH1(TIM21); //保存捕获的值RV2LL_TIM_DisableIT_CC1(TIM21);Capture_Period=IC1ReadValue2 -IC1ReadValue1 ;  //RV2-RV1差值为测量到的周期Capture_state=CAPTURE_COMPLETED ;}else {IC1ReadValue1= LL_TIM_IC_GetCaptureCH1(TIM21);//保存捕获的值RV1Capture_state=CAPTURE_ONGOING;}}

四、经过上述程序的校准，我们如愿找到了最佳Trimming Value

这个校准值默认为16.

而我们找到的最佳值是15，在此参数下，HSI测量值为15622，最接近15625

结论：

从上面的数据可知，不同的校准值下，测量出的周期数值相差很大。虽说是微调，但是正所谓“差之毫厘谬以千里”，时钟的精准度是非常重要的。在温度变化较大的情况下，对HSI微调是必不可少的。

自此，完成了对HSI的校准