CW32L083如何实现AUTOTRIM时钟校准？

MCU中的HSIOSC和LSI时钟信号是通过内部RC振荡器产生的，该时钟信号可能会受到外界因素比如温度等的影响，使其频率在一定范围内产生误差。CW32L083可以通过AUTOTRIM的时钟校准定时器模式来对LSI和HSIOSC进行自动实时时钟校准，获得精度更高的时钟信号。

HSIOSC时钟校准模式

设置 AUTOTRIM_CR.MD 为 0x00，使定时器工作于 HSIOSC 校准模式。该模式支持自动实时校准HSIOSC的输出频率，使 HSIOSC 输出频率的精度不再受环境变化影响。

HSIOSC 时钟校准，需要向定时器提供一个精准的低频参考时钟，其来源可以是 LSE 或外部 ETR 引脚输入的低速精准时钟信号，通过控制寄存器 AUTOTRIM_CR 的 SRC 位域进行选择。

HSIOSC 校准模式的功能框图如下图所示：

设置 AUTOTRIM_CR.AUTO 为 1 使能自动校准，设置 AUTOTRIM_CR.EN 为1 使能定时器，开始自动校准流程。自动校准开始工作后，计数值寄存器AUTOTRIM_CNT 在每个 GCLK 时钟周期内对 HSIOSC 时钟 TCLK 从重载值 ARR 开始递减计数，计数到 0 后开始递增计数。当计数器已运行 1.5 倍 ARR 周期，计数器停止运行，同时 AUTOTRIM_ISR.MISS 标志位被硬件置 1，表示计数失败。每当 GCLK 时钟上升沿到达时，计数器重新开始从 ARR 递减计数。

如果 GCLK 时钟周期内，计数器的计数值大于误差允许值 AUTOTRIM_FLIM，寄存器TrimCode 会自动调整，直到计数器的计数值小于误差允许值 AUTOTRIM_FLIM，同时 AUTOTRIM_ISR.OK 标志位会被硬件置 1，表示校准精度已达标，此时可读取 TrimCode 寄存器并写入 SYSCTRL_HSI.TRIM，以校准 HSIOSC 时钟频率。

TrimCode 寄存器最大可调整为 0x1FF，故 TrimCode 值写入 SYSCTRL_HSI.TRIM 时，需根据 TRIM 位域的初始校 准值写入最高 2bit。代码示例如下：

CW_SYSCTRL->HSI = (CW_SYSCTRL->HSI 0xFE00) | CW_AUTOTRIM->TVAL;

误差允许值 FLIM 在设置重载值 ARR 时自动配置，校准精度为 0.4%，用户不可写入。重载寄存器 AUTOTRIM_ARR 设置公式如下：

ARR = TCLK×2PRS/RCLK-1

其中，RCLK 为参考时钟源，PRS 为预分频系数，TCLK 为计数时钟源 HSIOSC 时钟，这一部分是需要我们去配置的。

例：当参考时钟源 RCLK 为 LSE（时钟频率为 32768Hz），预分频系数 PRS 为 0x1 时，校准 HSIOSC 时钟频率为 48MHz，计算

ARR = 48000000×21 /32768-1 = 2928.6875

最接近的整数是：2929（0xB71）

即需要设置 AUTOTRIM_ARR 为 0xB71。

HSIOSC时钟校准编程示例

通过上节的模式设置介绍我们可以根据其配置AUTOTRIM的HSIOSC的实时时钟校准模式,HSIOSC 时钟校准流程如下，当选择参考时钟源为 LSE 时，步骤 1 和步骤 2 不需要执行：

步骤 1：设置外设时钟使能控制寄存器 SYSCTRL_AHBEN 的相关位为 1，使能AUTOTRIM_ETR 对应 GPIO 端口的配置时钟及工作时钟；

步骤 2：设置 GPIO 复用功能寄存器 GPIOx_AFRH 和 GPIOx_AFRL 的相关位，配置对应引脚为 AUTOTRIM 定时器的 AUTOTRIM_ETR 功能；

步骤 3：设置外设时钟使能控制寄存器 SYSCTRL_APBEN2.AUTOTRIM 为 1，打开 AUTOTRIM 模块的配置时钟；

步骤 4：设置 AUTOTRIM_CR.MD 为 0x00，使定时器工作于 HSIOSC 时钟校准模式；

步骤 5：配置控制寄存器 AUTOTRIM_CR.OST，选择实时校准模式或单次校准模式；

步骤 6：配置控制寄存器 AUTOTRIM_CR.SRC，选择 AUTOTRIM 参考时钟源为LSE；

步骤 7：配置控制寄存器 AUTOTRIM_CR.PRS，选择 AUTOTRIM 参考时钟分频系数；

步骤 8：根据上节HSIOSC时钟校准模式ARR 配置公式，设置重载值寄存器 AUTOTRIM_ARR，自动配置 校准精度为 0.4%；

步骤 9：设置 AUTOTRIM_CR.AUTO 为 1，使能自动校准；

步骤 10：设置 AUTOTRIM_CR.EN 为 1，使能定时器，开始自动校准；

步骤 11：查询等待 AUTOTRIM_ISR.END 和 AUTOTRIM_ISR.OK 标志位置 1，自动校准完成且精度达标；

步骤 12：读取 TrimCode 寄存器，并将 TrimCode 值写入 SYSCTRL_HSI.TRIM。

代码示例：

CW_SYSCTRL->HSI = (CW_SYSCTRL->HSI 0xFE00) | CW_AUTOTRIM->TVAL;

具体的寄存器配置可以参考CW32L083用户手册的时钟校准定时器（AUTOTRIM）章节。在上述的一系列校准步骤配置完之后，我们就可以通过示波器或者万用表来读取开发板的HSIOSC的频率输出，会发现在不同的温度影响下，MCU会自动校准HSIOSC的时钟频率。通过对比会发现，用AUTOTRIM自动校准模式之后的HSIOSC会比没有用AUTOTRIM的HSIOSC的精度更高，误差更小。

LSI时钟校准

设置 AUTOTRIM_CR.MD 为 0x01，使定时器工作于 LSI 校准模式。该模式支持自动实时校准 LSI 的输出频率，使 LSI 输出频率的精度不再受环境变化影响。

LSI 时钟校准，需要向定时器提供一个精准的高频计数时钟，其来源可以是 HSE 或外部 ETR 引脚输入的高速精准时钟信号，通过控制寄存器 AUTOTRIM_CR 的 SRC 位域进行选择。

LSI校准模式的功能框图如下图所示：

设置 AUTOTRIM_CR.AUTO 为 1 使能自动校准，设置 AUTOTRIM_CR.EN 为 1 使能定时器，开始自动校准流程。

自动校准开始工作后，计数值寄存器 AUTOTRIM_CNT 在每个 GCLK 时钟周期内对计数时钟 TCLK 从重载值 ARR 开始递减计数，计数到0后开始递增计数。当计数器已运行1.5倍ARR 周期，计数器停止运行，同时 AUTOTRIM_ISR.MISS 标志位被硬件置1，表示计数失败。每当 GCLK 时钟上升沿到达时，计数器重新开始从 ARR 递减计数。

如果 GCLK 时钟周期内，计数器的计数值大于误差允许值 AUTOTRIM_FLIM，则寄存器TrimCode会自动调整，直到计数器的计数值小于误差允许值 AUTOTRIM_FLIM，同时 AUTOTRIM_ISR.OK 标志位会被硬件置 1，表示校准精度 已达标，此时可读取 TrimCode 寄存器并写入 SYSCTRL_LSI.TRIM，以校准 LSI 时钟频率。具体的代码配置可以参考下节的步骤12的代码示例。

TrimCode 寄存器最大可调整为0x1FF，故 TrimCode 值写入 SYSCTRL_LSI.TRIM 时，需根据 TRIM 位域的初始校 准值写入最高 1bit。

代码示例如下：

CW_SYSCTRL->LSI = (CW_SYSCTRL->LSI 0xFE00) | CW_AUTOTRIM->TVAL;

误差允许值 FLIM 在设置重载值 ARR 时自动配置，校准精度为 0.4%，用户不可写入。重载寄存器 AUTOTRIM_ARR 设置公式如下：

ARR = TCLK×2PRS/RCLK-1

其中，RCLK 为 LSI 时钟，PRS 为预分频系数，TCLK 为计数时钟源。

例：当计数时钟源 TCLK 为 HSE（时钟频率为 16MHz），预分频系数 PRS 为 0x1 时，校准 LSI 时钟频率为 32kHz，计算

ARR = 16000000×21 /32000-1 = 999

即需要设置 AUTOTRIM_ARR 为 0x3E7。

LSI时钟校准编程示例

通过上节的模式设置介绍我们可以根据其配置AUTOTRIM的LSI的实时时钟校准模式,LSI 时钟校准流程如下，当选择计数时钟源为 HSE 时，步骤 1 和步骤 2 不需要执行：

步骤 1：设置外设时钟使能控制寄存器 SYSCTRL_AHBEN 的相关位为 1，使能 AUTOTRIM_ETR 对应 GPIO 端口的 配置时钟及工作时钟；

步骤 2：设置 GPIO 复用功能寄存器 GPIOx_AFRH 和 GPIOx_AFRL 的相关位，配置对应引脚为 AUTOTRIM 定时器 的 AUTOTRIM_ETR 功能；

步骤 3：设置外设时钟使能控制寄存器 SYSCTRL_APBEN2.AUTOTRIM 为 1，打开 AUTOTRIM 模块的配置时钟；

步骤 4：设置 AUTOTRIM_CR.MD 为 0x01，使定时器工作于 LSI 时钟校准模式；

步骤 5：配置控制寄存器 AUTOTRIM_CR.OST，选择实时校准模式或单次校准模式；

步骤 6：配置控制寄存器 AUTOTRIM_CR.SRC，选择 AUTOTRIM 计数时钟源HSE；

步骤 7：配置控制寄存器 AUTOTRIM_CR.PRS，选择 AUTOTRIM 参考时钟分频系数；

步骤 8：根据 11.3.3 LSI 时钟校准小节 ARR 配置公式，设置重载值寄存器 AUTOTRIM_ARR，自动配置校准精度 为 0.4%；

步骤 9：设置 AUTOTRIM_CR.AUTO 为 1，使能自动校准；

步骤 10：设置 AUTOTRIM_CR.EN 为 1，使能定时器，开始自动校准；

步骤 11：查询等待 AUTOTRIM_ISR.END 和 AUTOTRIM_ISR.OK 标志位置 1，自动校准完成且精度达标；

步骤 12：读取 TrimCode 寄存器，并将 TrimCode 值写入 SYSCTRL_LSI.TRIM。

代码示例：

CW_SYSCTRL->LSI = (CW_SYSCTRL->LSI 0xFE00) | CW_AUTOTRIM->TVAL

来源：武汉芯源半导体

审核编辑：汤梓红