MSP430F149IPM 晶振问题

你好，

这是一个客户的问题。

现象：MCU采用外部硬件看门狗电路，硬件看门狗电路输出正常的复位信号（通过示波器测量复位信号的高低电平均正常）。该复位信号输入到MSP430芯片后，MSP430晶振无法正常起振。（用示波器测量晶振信号为直流电平。无源晶振不起振现象为偶发现象，并非每块板卡都会，概率：几十次出现一次）。测量MCU电源未发现异常，查看晶振PCB走线，走线很短，阻抗50Ω，包地良好，且无源晶振附近无其他信号线。

单片机晶振外围电路如附件所示

可以帮忙看一下吗？

谢谢！

Susan Yang：

您现在上传的不是外围电路吧？

Susan Yang：

贴一下我之前收藏的晶振问题的回答：

晶振的正常工作需要一定的激励功率来维持，晶振可以看做一个负载。如果负载超过激励功率的能力，这个系统就是不稳定的，可能会停振。特别实在低温情况下会出问题。

这个实际的负载大小与三个因素有关：

1. PCB layout

2. 匹配电容容值

3. 晶体本身的谐振阻抗

通常问题出在1和2上面。即不好的PCB layout和不合适的匹配电容。

那么如何保证1和2呢？

1. PCB layout ：不要冒险让XTAL到MCU PIN的距离超过8–10mm，通常小心的设计需要在5mm之内。长的引线会大大引入ESD风险。

2.匹配电容 ： 匹配电容偏大，会使起振时间偏长，振幅降低。匹配电容偏小，频率会不稳定，同时低温会停振。把一个板子放冰箱里半小时就有可能观察到了。 选择方法 ： 不同的匹配电容，对应的XTAL的震荡频率是不同的。通常让XTAL达到标称频率点，是晶振比较健康的工作状态。 实际可以把XTAL配置成ACLK，然后从MCU ACLK引脚输出，通过频率计来观察XTAL的频率，然后调整匹配电容值。 以32.768K XTAL为例，如果发现ACLK 频率偏大，就减少匹配电容值，反之亦然。

如果调整好了PCB layout和匹配电容，如何评估我的晶振系统是否稳定？

在量产之前是完全可以评估晶振电路的风险的。 需要关注一个关键值， SF（Safe Factor,安全因子），SF可以衡量激励功率的裕度。通俗来讲，如果搬一个10斤的重物，你的力气是30斤，那么SF = 30 /10 = 3. 如果你的力气是50斤，那么SF = 50 / 10 = 5; 那么搬一个10斤的重物绰绰有余了。

SF 越大越好,我的经验是MSP430的SF可以设计到5以上，不太会出晶振方面的问题。

SF的测试方法 ： 在晶振引脚和MCU 引脚之间串入一个电阻RQ，比如100Kohm, 观察ACLK的稳定度，如果ACLK稳定，那么增加RQ,比如150Kohm，再观察ACLK，持续增加RQ，直到ACLK异常为止。 SF = 1 + (RQ/ 晶振谐振阻抗）。晶振谐振阻抗可以在晶振的spec中查到，常见的有25Kohm ，35Kohm，50Kohm，70Kohm

如果你的板子SF < 3，就 有很大风险。 SF >5 ，通常会比较安全了。

Emma Wang：

回复 Susan Yang:

Susan Yang：

回复 Emma Wang:

另外代码内XTS要重新配置成1来使能XT1的高频功能。

/* --COPYRIGHT--,BSD_EX* Copyright (c) 2012, Texas Instruments Incorporated* All rights reserved.** Redistribution and use in source and binary forms, with or without* modification, are permitted provided that the following conditions* are met:** *Redistributions of source code must retain the above copyright*notice, this list of conditions and the following disclaimer.** *Redistributions in binary form must reproduce the above copyright*notice, this list of conditions and the following disclaimer in the*documentation and/or other materials provided with the distribution.** *Neither the name of Texas Instruments Incorporated nor the names of*its contributors may be used to endorse or promote products derived*from this software without specific prior written permission.** THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"* AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,* THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR* PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR* CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,* EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,* PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;* OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,* WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR* OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,* EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.**********************************************************************************MSP430 CODE EXAMPLE DISCLAIMER** MSP430 code examples are self-contained low-level programs that typically* demonstrate a single peripheral function or device feature in a highly* concise manner. For this the code may rely on the device's power-on default* register values and settings such as the clock configuration and care must* be taken when combining code from several examples to avoid potential side* effects. Also see www.ti.com/grace for a GUI- and www.ti.com/msp430ware* for an API functional library-approach to peripheral configuration.** --/COPYRIGHT--*/
//******************************************************************************
//MSP-FET430P140 Demo - Basic Clock, MCLK Sourced from HF XTAL
//
//Description: Proper selection of an external HF XTAL for MCLK is shown by
//first polling the OSC fault until XTAL is stable - only then is MCLK
//sourced by LFXT1.MCLK is on P5.4
//ACLK= MCLK= LFXT1= HF XTAL
////* HF XTAL NOT INSTALLED ON FET *//
////* Min Vcc required varies with MCLK frequency - refer to datasheet *////
//MSP430F149
//-----------------
///|\|XIN|-
//| || HF XTAL (455k - 8Mhz)
//--|RSTXOUT|-
//||
//|P5.4|-->MCLK = XTAL
//
//
//M. Buccini
//Texas Instruments Inc.
//Feb 2005
//Built with CCE Version: 3.2.0 and IAR Embedded Workbench Version: 3.21A
//******************************************************************************#include <msp430.h>int main(void)
{volatile unsigned int i;WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;// Stop WDTP5DIR |= 0x10;// P5.4= output directionP5SEL |= 0x10;// P5.4= MCLK option selectBCSCTL1 |= XTS;// ACLK= LFXT1 = HF XTALdo{IFG1 &= ~OFIFG;// Clear OSCFault flagfor (i = 0xFF; i > 0; i--);// Time for flag to set}while ((IFG1 & OFIFG));// OSCFault flag still set?BCSCTL2 |= SELM_3;// MCLK= LFXT1 (safe)for (;;);// Do nothing
}

灰小子：

回复 Emma Wang:

晶振的负载电容貌似太大了。常见的8MHz晶振，一般用几pF到10几pF。具体要根据晶振的数据手册来选择。