STM32的内部RC与外部晶振电路
内部RC是“能用”，外部晶振是“用得准”。
一、STM32芯片内部的“晶振电路”是什么？
STM32内部确实集成了两个RC（电阻-电容）振荡器：
- HSI（高速内部振荡器）：通常8MHz，精度约±1%（全温度范围可能达±5%）
- LSI（低速内部振荡器）：约40kHz，精度仅±5%以上
它们不是真正的“晶振电路”，而是通过半导体工艺制造的模拟电路，其精度和稳定性受温度、电压、工艺偏差影响较大。
二、为什么需要外接晶振？
1. 精度需求（核心原因）
- 主系统时钟（HSE）：外部高速晶振（4-26MHz）精度可达±10~50ppm（百万分之十到五十）
- 对比：内部HSI误差可能达5000ppm（0.5%）！
- 影响：
- 通信接口（USART, SPI, I2C）：波特率偏差导致通信失败
- 定时器：时间计量严重不准
- USB：必须用48MHz±0.25%的高精度时钟
2. 稳定性需求
- 外部晶振的频率-温度曲线更平缓（如±10ppm/-40°C~85°C）
- 内部RC振荡器会随温度漂移（可能漂移几百ppm）
3. 时钟树灵活性
外接晶振可解锁全部性能：例如用8MHz晶振通过PLL倍频到72MHz（STM32F1最大值）
三、为什么RTC需要独立的外部32.768kHz晶振？
1. 超低功耗需求
- RTC在待机模式下仍需工作
- 外部32.768kHz晶振功耗仅约1μA
- 内部LSI功耗高数十倍且精度不足
2. 时间精度保障
- 32.768kHz晶振误差可控制在±20ppm（约每月52秒误差）
- 内部LSI误差±5% ≈ 每月偏差数小时！
- 数学原理：32768 = 2¹⁵，分频15次后恰好得到1Hz（1秒）信号
3. 独立供电设计
- 部分型号支持VBAT引脚单独供电
- 外部晶振+VBAT可使RTC在主电源断电时继续计时（配合纽扣电池）
四、实战设计建议
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最小系统必备：
-
PCB布局要点：
- 晶振尽量靠近芯片引脚
- 用地线包围晶振电路
- 负载电容C1、C2按晶振规格书选择（通常12-22pF）
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替代方案：
- 无高精度需求时可用内部时钟
- 可外接有源晶振（适用恶劣环境）
- 某些型号支持时钟校准（如STM32F4的时钟校准单元）
总结关键区别
| 特性 | 内部RC振荡器 | 外部晶振 |
|---|---|---|
| 精度 | ±1%~5% | ±10~100ppm |
| 温度稳定性 | 差（数百ppm/°C） | 优（±0.035ppm/°C） |
| 功耗 | 较低 | 极低（RTC专用） |
| 启动时间 | 快（μs级） | 慢（ms级） |
| 成本 | 免费（片内集成） | 需外购元件 |