如何選擇和設(shè)置外部晶體適配 BlueNRG-X

1. 前言

鑒于經(jīng)常有客戶對如何選擇外部低速晶體，如何測試外部 32khz 時鐘，如何直接使用外部 32khz 信號源 以及 如何選擇外部高速晶體，如何測試和校準(zhǔn)頻偏存在諸多困惑，我整理了該文檔以備解惑用。

2.BlueNRG-低速晶體

2.1. 低速晶體的選擇

下面是 BlueNRG-1/2 規(guī)格書上列的一些指標(biāo),主要 Fnom=32.768Khz， PD 不要超過 0.1uW 就可以了：

下面是 BlueNRG-LP 規(guī)格書上列的一些指標(biāo)，主要關(guān)注 Fnom=32.768Khz， PD 不要超過 0.1uW 就可以了：

2.2.32khz 時鐘的測試

鑒于有客戶反饋：板子可以正常工作，但是無法測量到 32khz 的時鐘。這里我展示了 32khz 時鐘的具體測試方法：

2.2.1 測試過程：

1.將示波器探針連接到引腳14（ANATEST1）測試點。

2.為BlueNRG-1平臺通電。將示波器設(shè)置為捕獲一致數(shù)量的32 kHz波形周期（例如64個周期，因此將時基設(shè)置為200μs）。通過這種方式，測量中抖動的影響被最小化。

3.在GUI的IFR工具中，執(zhí)行當(dāng)前IFR配置的“讀取”，然后勾選“LS晶體測量”復(fù)選框，然后執(zhí)行“寫入”操作?，F(xiàn)在需要一個電源循環(huán)才能使新的IFR工作。

（注意：設(shè)備編程的固件為DTM_UART.bin或DTM_SPI.bin，位于C:程序文件（x86）STMicroelectronicsBlueNRG-1_2 DK中

3.1.0固件BLE_ExamplesDTMBlueNRG-1）。

4.此時，示波器屏幕上可以看到32.768 kHz的波形。進行頻率測量：目標(biāo)值（f=32.768 kHz）與測量值之間的差值為頻率偏移Δf。

2.2.2 期望結(jié)果：

如果DUT頻率>32.768 kHz→ 增加XTAL上限

如果DUT頻率<32.768 kHz→ 減少XTAL上限

要找到振蕩器ppm，請使用以下公式：

其中：

Δf=偏移

f=32.768千赫

將采用的晶體數(shù)據(jù)表中聲明的ppm值添加到發(fā)現(xiàn)的ppm值中。

當(dāng) BLE 堆棧初始化時，這個最終值必須在從 SCA 和主 SCA 字段中使用。

2.3.如何直接使用外部 32khz 信號源

鑒于一些客戶不想使用內(nèi)部 RC 也不想外加 32khz low crystal ， 客戶想知道如何使用外部 32khz 時鐘源，如何使用？這里我展示了具體的使用方法：

2.3.1 正確的輸入 PIN 腳應(yīng)該是 SXTAL0 pin， 時鐘源的要求如下：

1. 提供 0 到 1.2V 的方波：

In this case the internal xtal circuit will be disable (less power consumption).

The firmware configuration LS_SOURCE=LS_SOURCE_EXTERNAL_32KHZ should be used and, in addition to this, a modification on the file system_bluenrg1.c is needed, that is

.

.

cold_start_config[11] = (1 << 1); / <<<<<<<<<<< New line added / / Cold start configuration device /?

BLUE_CTRL->RADIO_CONFIG = 0x10000U | (uint16_t)((uint32_t)cold_start_config 0x0000FFFFU);

while ((BLUE_CTRL->RADIO_CONFIG 0x10000) != 0);

.

.

2. 提供從 0 到 1.2 Vpp 的周期波形：

In this case the configuration LS_SOURCE=LS_SOURCE_EXTERNAL_32KHZ should be used without further modification.

3. BlueNRG-高速晶體

3.1. 高速晶體的選擇

下面是 BlueNRG-1/2 規(guī)格書上列的一些指標(biāo),主要關(guān)注 Fnom=32Mhz（雖然下圖可以選擇16MHZ，但是不建議選用，會導(dǎo)致部分 ble 功能無法使用），fTOL 建議選擇+-20ppm， PD 不要超過 100uW，對 CL 沒有特殊要求 :

下面是 BlueNRG-LP 規(guī)格書上列的一些指標(biāo),主要關(guān)注 Fnom=32Mhz，fTOL 建議選擇+- 20ppm， PD 不要超過 100uW，CL 選用 6~8pf 的 ：

3.2. 如何調(diào)諧 BlueNRG-LP 內(nèi)部的負載電容

BlueNRG-LP 內(nèi)部已經(jīng)嵌入了高速晶體的負載電容，所以無須額外的負載電容，對內(nèi)部的負 載電容的調(diào)諧有如下兩種方式：

3.2.1利用 DTM_UART_WITH_UPDATER 或者 DTM_SPI_WITH_UPDATER 固件，配 ST BlueNRG GUI 上位機軟件對內(nèi) 部的負載電容進行調(diào)諧，如下圖所示：

1. 選擇 IFR/Device Configuration2. 調(diào)諧內(nèi)部的負載電容值，取值 0~633. 最后，點擊 Write 即可。

3.2.2 在軟件中配置內(nèi)部的負載電容值方法如下：

LL_RCC_HSE_SetCapacitorTuning(XO_TUNE_VALUE); //其中 XO_TUNE_VALUE 取值 0~63

4. 如何測試和校準(zhǔn)頻偏

4.1. 頻偏的測試步驟

4.1.1 對于 BlueNRG-1/2 或者 BlueNRG-LP 來說基本上是一樣的：

1．下載 DTM 軟件到 BlueNRG-LP 板子；2. 通過 GUI 工具打開對應(yīng)的串口，如下圖所示；3. 按如下步驟 1,2,3 操作就可以產(chǎn)生-2dbm，2402MHZ 的載波信號，其它的載波只要 更改步驟 2 中的參數(shù)就可以了；

4. 通過 RF cable 連接 BlueNRG-LP 設(shè)備和頻譜分析儀，并且設(shè)置頻譜分析儀:res BW = 1 kHz,SPAN = 500 kHz；5. 如果實測的頻率與設(shè)置的頻率差異如下：|Offset| < 50 kHz?If DUT frequency > 2402.05 MHz → increases XTAL capsIf DUT frequency < 2401.95 MHz→ decreases XTAL caps

4.2. 頻偏的測試方法

4.2.1 對于 BlueNRG-1/2，參考上面測試步驟 5）進行下圖中負載電容（C14 和 C15）的調(diào)節(jié)：

4.2.1 對于 BlueNRG-LP,參考上面“2.2 如何調(diào)諧 BlueNRG-LP 內(nèi)部的負載電容” 進行內(nèi)部負載電容的調(diào)節(jié)。

5. 小結(jié)

本篇從高速晶體的選擇、頻偏的調(diào)試著手提供實用的指導(dǎo)以使客戶在實際選型、設(shè)計中少走彎路。

來源：STM32單片機

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審核編輯 黃宇