STM32單片機(jī)如何超頻工作超大約多少還能正常工作

根據(jù)微軟學(xué)術(shù)的定義，所謂超頻(OVERCLOCKING)就是強(qiáng)制將計(jì)算機(jī)或硬件運(yùn)行于廠商指定的時(shí)鐘頻率之上，以達(dá)到更高的性能。通俗的來(lái)說(shuō)，就是榨干硬件的最后一絲潛力。

事實(shí)上，不止是電腦可以超頻，MCU當(dāng)然也可以超頻，工作原理類(lèi)似。

然而說(shuō)到MCU的超頻，自然會(huì)有潑冷水的諸君，也有口水唾沫若干，原因當(dāng)然是穩(wěn)定性第一。不過(guò)任何事物一體兩面，有利有弊。本文并非鼓勵(lì)大家超頻，只是把細(xì)節(jié)呈現(xiàn)給各位，如人飲水，冷暖自知，作到心中有數(shù)即可。準(zhǔn)備工作硬件

本次測(cè)試準(zhǔn)備使用NUCLEO-L073RZ評(píng)估板作為硬件平臺(tái)，如果是其它STM32評(píng)估板，請(qǐng)適當(dāng)調(diào)整相關(guān)參數(shù)。

圖1：NUCLEO-L073RZ

NUCLEO-L073RZ基本指標(biāo)如下基于CORTEX-M0+，32MHZ192KB/20KB的FLASH/SRAM組合板載STLINK/V2-1

可選其它硬件包括邏輯分析儀及示波器，用來(lái)更好的測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖2：DSLOGIC邏輯分析儀

DSLOGIC邏輯分析儀，用來(lái)檢測(cè)PWM信號(hào)輸出。

圖3：DSCOPE數(shù)字示波器

DSCOPE數(shù)字示波器，用來(lái)檢測(cè)MCO輸出頻率。注：使用任何一款STM32評(píng)估板都可以體驗(yàn)本文的冒險(xiǎn)之旅，不過(guò)要修改相應(yīng)的硬件設(shè)置。本文提供配套的工程文件，助您再現(xiàn)測(cè)試場(chǎng)景。設(shè)計(jì)玩過(guò)PC機(jī)超頻的朋友都知道，超頻是非常EASY的事情。要么改FSB，要么改倍頻系數(shù)，反正就是那幾個(gè)值的組合。然后，然后就超頻了。當(dāng)然還有其它情況，比如CPU被玩壞了!

STM32系列MCU都有自己的時(shí)鐘樹(shù)，通過(guò)調(diào)整時(shí)鐘樹(shù)的一些基本參數(shù)，就可以設(shè)定內(nèi)部相關(guān)設(shè)備特別是MCU的工作頻率。

STM32系列都有一個(gè)標(biāo)稱(chēng)的最大工作頻率，像NUCLEO-L073RZ的產(chǎn)品說(shuō)明上就標(biāo)注了該MCU的最大工作頻率為32MHZ。超過(guò)了這個(gè)值會(huì)發(fā)生什么情況呢?ST沒(méi)說(shuō)，你們自己看著辦!

當(dāng)然不要忘記還有個(gè)FLASH，頻率提高了，F(xiàn)LASH的等待狀態(tài)也要相應(yīng)變化。打開(kāi)L073的參考手冊(cè)，會(huì)發(fā)現(xiàn)

測(cè)試說(shuō)了一堆的閑話，終于要測(cè)試了。為了節(jié)省篇幅，就不長(zhǎng)篇大論原始代碼了。如果你有興趣，請(qǐng)向本文作者索取完整工程代碼文件(含已配置好COREMARK移植的相關(guān)代碼)。

32MHZ頻率運(yùn)行

這是官方允許的最大頻率值，在這種情況下，肯定一切都是正常的。下面是終端輸出結(jié)果

注意編譯優(yōu)化標(biāo)志(下文同)。在這里優(yōu)化等級(jí)為3，也就是最高優(yōu)化，同時(shí)指定為運(yùn)行時(shí)間做優(yōu)化，在終端輸出的信息里均包含了這一標(biāo)志。

PWM輸出波形(占空比分別為10%和30%，頻率為1KHZ)

在允許的范圍內(nèi)，反復(fù)測(cè)試COREMARK的代碼片段，會(huì)發(fā)現(xiàn)MCU內(nèi)部溫度略有升高，但是升高的幅度并不明顯。如圖是測(cè)試一段時(shí)間后的MCU內(nèi)部溫度圖。

因?yàn)镾TM32也許根本就沒(méi)有想過(guò)你要超頻，它的時(shí)鐘配置相對(duì)固定，沒(méi)有微調(diào)參數(shù)可供選擇。

啊，在PC上超頻的良好感覺(jué)都哪去了?通過(guò)查閱參考手冊(cè)，有如下信息

配置及運(yùn)行結(jié)果

看到波形依舊漂亮!

不過(guò)在48MHZ的頻率下，MCO輸出嚴(yán)重變形，已不具參考價(jià)值。為了驗(yàn)證，看一張硬件仿真得到的工作頻率值。

更進(jìn)一步

為了更進(jìn)一步測(cè)試，打破PLLVCO指定的96MHZ的限制。將PLLMUL的值指定為16,這樣在理論上SYSCLK的值會(huì)達(dá)到64MHZ!這樣的話系統(tǒng)還能跑起來(lái)么?

實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是：終于熄火了!

結(jié)論寫(xiě)到這里，我自己也覺(jué)得有點(diǎn)雞肋!和傳統(tǒng)的PC超頻相比，STM32系列MCU提供的頻率配置參數(shù)相對(duì)有限，特別是沒(méi)有提供微調(diào)相關(guān)的參數(shù)。

不過(guò)從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，我覺(jué)得還是比較滿意的。

上述數(shù)據(jù)表明，在超頻約50%的情況下，MCU還能正常工作，畢竟，像COREMARK測(cè)試這樣高負(fù)荷的運(yùn)算，還是具有一定代表性的。一般的MCU應(yīng)用，其運(yùn)算量肯定沒(méi)有這么大!另外從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，PWM輸出均正常，UART輸出也沒(méi)有產(chǎn)生亂碼。這一切都表明MCU應(yīng)該是正常工作!更重要的是，COREMARK的得分高了，性能更強(qiáng)了!