晶振壞了單片機(jī)還能運(yùn)行程序嗎?
晶振是什么?
晶振主要是指晶體振蕩器,而晶體振蕩器則是指從一塊石英晶體上按照一定的方位角切下來(lái)的薄片,我們簡(jiǎn)稱(chēng)為晶片,是時(shí)鐘電路中最重要的部件。石英晶體諧振器,簡(jiǎn)稱(chēng)為石英晶體或晶體、晶振;而在封裝內(nèi)部添加IC組成振蕩電路的晶體元件稱(chēng)為晶體振蕩器。
在單片機(jī)系統(tǒng)中晶振扮演者著重要的角色,如果單片機(jī)沒(méi)有晶振(內(nèi)部晶振也沒(méi)有)那單片機(jī)是沒(méi)有辦法運(yùn)行程序的,至于為什么不能運(yùn)行程序我們后面會(huì)講到。
晶振在整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)里相當(dāng)于單片機(jī)的心臟,一個(gè)完整的產(chǎn)品要想穩(wěn)定可靠的工作,沒(méi)有晶振的加入是很難達(dá)到應(yīng)有的功能,晶振的作用是為電路的工作提供時(shí)序基準(zhǔn),使各個(gè)模塊的工作能夠有條不紊的進(jìn)行下去,因此晶振的指標(biāo)主要有頻率準(zhǔn)確度、頻率穩(wěn)定度、工作溫度范圍等,晶振還可以為鎖相環(huán)提供頻率基準(zhǔn),其頻率的準(zhǔn)確度決定了鎖相環(huán)輸出頻率的精度。
在單片機(jī)系統(tǒng)中晶振可能不止一個(gè),不同頻率的晶振在整個(gè)系統(tǒng)里扮演的角色也是不一樣的,例如32.768K晶振通常用于時(shí)間顯示,16MHZ、26MHZ等用于傳輸信號(hào)的。
晶體振蕩器也分為無(wú)源晶振和有源晶振兩種類(lèi)型。無(wú)源晶振一般又稱(chēng)作晶體,有源晶振又被稱(chēng)為振蕩器。無(wú)源晶振需要借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號(hào),有源晶振是一個(gè)完整的諧振振蕩器,不需要外部提供震蕩信號(hào)。
沒(méi)有晶振可以運(yùn)行程序嗎?
我們通過(guò)前面的學(xué)習(xí)知道了單片機(jī)中的晶振主要是用來(lái)提供時(shí)鐘信號(hào)的,那如果單片機(jī)上的晶振壞了單片機(jī)還能運(yùn)行我們編寫(xiě)的程序嗎?
關(guān)于這個(gè)問(wèn)題的答案我想給出以下回答:
如果單片機(jī)存在內(nèi)部晶振那么單片機(jī)是可以運(yùn)行程序的,只不過(guò)運(yùn)行的過(guò)程不太正常(可能是速度慢,也可能是某些功能不正常)
如果單片機(jī)內(nèi)部沒(méi)有晶振,那么外部晶振壞了單片機(jī)是必然不能運(yùn)行程序的,關(guān)于這點(diǎn)后面會(huì)進(jìn)行講解。
在討論這個(gè)問(wèn)題之前我們先來(lái)看一下單片機(jī)是怎么運(yùn)行程序的吧!單片機(jī)工作時(shí),是一條一條地從RoM中取指令,然后一步一步地執(zhí)行。單片機(jī)訪(fǎng)問(wèn)一次存儲(chǔ)器的時(shí)間,稱(chēng)之為一個(gè)機(jī)器周期,這是一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)?!獋€(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)時(shí)鐘周期。如果一個(gè)單片機(jī)選擇了12MHz晶振,它的時(shí)鐘周期是1/12us,也是一個(gè)晶振周期。它的一個(gè)機(jī)器周期是12×(1/12)us,也就是1us。(來(lái)源于網(wǎng)絡(luò),僅供參考)
上面的說(shuō)法是網(wǎng)絡(luò)上的大佬寫(xiě)的一篇文章,從上面的講解我們知道單片機(jī)的程序運(yùn)行需要晶振提供時(shí)鐘信號(hào),雖然單片機(jī)程序的運(yùn)行和晶振之間沒(méi)有直接的關(guān)系,但是卻有著密切的聯(lián)系,當(dāng)然在單片機(jī)中還存在一個(gè)PLL鎖相環(huán)的東西,它可以保證外部晶振與單片機(jī)內(nèi)部晶振頻率保持一致。
現(xiàn)在來(lái)回答上面的問(wèn)題為什么在單片機(jī)系統(tǒng)中沒(méi)有接外部晶振單片機(jī)仍然能夠成功運(yùn)行。在單片機(jī)內(nèi)部是存在內(nèi)部晶振的,可以為單片機(jī)提供低頻的時(shí)鐘信號(hào)。對(duì)于STM32F103c8t6用外部晶振+PLL,時(shí)鐘頻率可以去到72M,用內(nèi)部振蕩,只能到48M。
所以在沒(méi)有外部晶振的情況下有些單片機(jī)是可以維持正常工作的,只不過(guò)代碼執(zhí)行的速度會(huì)大打折扣,所以如果你要求單片機(jī)性能的話(huà),還是建議使用外部晶振的。
PCB中晶振電路的要求
位置要選對(duì):晶振內(nèi)部是石英晶體,如果不慎掉落或受不明撞擊,石英晶體易斷裂破損,所以晶振的放置遠(yuǎn)離板邊,靠近MCU的位置布局。
兩靠近:耦合電容應(yīng)盡量靠近晶振的電源管腳,如果多個(gè)耦合電容,按照電源流入方向,依次容值從大到小擺放;晶振則要盡量的靠近MCU。
走線(xiàn)短:所有連接晶振輸入/輸出端的導(dǎo)線(xiàn)盡量短,以減少噪聲干擾及分布電容對(duì)晶振的影響。

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