灵动微课堂 (第170讲) | MM32F013x——IEC60730-1 B类认证软件设计指南（五）

03
相关外设初始化
在前面有提到过，两个独立时钟源交叉检查来进行测量目前有两种实现方式，分别通过不同时钟源的定时器进行计算比较，另外一种通过输出LSI定时器捕获方式进行比较，MM32的ClassB认证库中有提供了两种实现方式：
1、通过选择LSI作为时钟源的IWDG产生中断与选择HSE作为时钟源的WWDG或TIM3产生中断的方式进行交叉校验。
2、直接通过LSI输出TIM3捕获的方式，该种方式操作简单。
今天我们主要讲解第一种实现方式，对TIM3，IWDG外设的初始化，以及相关的中断进行初始化配置，主要函数有：

HAL_StatusTypeDef Iwdg_Init(unsigned short int IWDG_Prescaler, unsigned short int Reload);
void TIM3_UPCount_test(u16 Prescaler, u16 Period);
ErrorStatus STL_InitClock_Xcross_Measurement(void);
void WWDG_Init(unsigned char ucTcnt, unsigned char ucWcnt);
HAL_StatusTypeDef Iwdg_Init(unsigned short int IWDG_Prescaler, unsigned short int Reload);
void WWDG_IWDG_IRQHandler(void);


04
时钟验证
时钟的验证可以分为5个步骤，如下所示：
1.  保留上一次TIM3计数值
2.  读取当前的TIM3计数值
3.  计算2次TIM3的差
4.  设置相关标记位，做验证流程控制使用
5.  重设LSI时间
void WWDG_IWDG_IRQHandler(void)
{
    uint16_t tmpCC1_last_cpy;

    IWDG->CTRL |= 0x00000002;

    while ((IWDG->RLR) != 0xFFF)
    {
    }
    /* store previous captured value */
    tmpCC1_last_cpy = tmpCC1_last;
    /* get currently captured value */
    tmpCC1_last = (uint16_t)(TIM3->CNT);
    /* The CC4IF flag is already cleared here be reading CCR4 register */

    /* overight results only in case the data is required */
    if (LSIPeriodFlag == 0u)
    {
        /* take correct measurement only */
        {
            /* Compute period length */
            if (tmpCC1_last > tmpCC1_last_cpy)
            {
                PeriodValue = ((uint32_t)(tmpCC1_last) - (uint32_t)(tmpCC1_last_cpy)) & 0xFFFFuL;
            }
            else
            {
                PeriodValue = ((uint32_t)(tmpCC1_last) + SYSTCLK_AT_RUN_HSI / 1000 - 1 - (uint32_t)(tmpCC1_last_cpy)) &
                              0xFFFFuL;
            }

            PeriodValueInv = ~PeriodValue;

            /* Set Flag tested at main loop */
            LSIPeriodFlag = 0xAAAAAAAAuL;
            LSIPeriodFlagInv = 0x55555555uL;
        }
        else
        {
            /* ignore computation in case of IC overflow */
        }
    }

    Iwdg_Init(IWDG_Prescaler_4, (LSI_Freq / 4000 - 2));
    EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line24); //清除EXTI线24上的IWDG中断
}

计算HSI和HSE的数据的范围：

  /* HSE frequency above this limit considered as hARMonics */
  #define HSE_LimitHigh(fcy) ((uint32_t)(((fcy)/LSI_Freq)*8u*5u)/4u)
  /* (HSEValue + 20%) */

  /* HSE frequency below this limit considered as sub-harmonics*/
  #define HSE_LimitLow(fcy) ((uint32_t)(((fcy)/LSI_Freq)*8u*3u)/4u)  
  /* (HSEValue - 20%) */

  /* here you can define HSI frequency limits  */
  #define HSI_LimitHigh(fcy) ((uint32_t)(((fcy)*6))/(1000*2u*5))
  /* (HSIValue + 20%) */

  #define HSI_LimitLow(fcy) ((uint32_t)(((fcy)*4))/(1000*2u*5))  
  /* (HSIValue - 20%) */

判断采集的数据是否在计算的HSI的范围之内：

ClockStatus STL_MainClockTest(void)
{
#if 1
    ClockStatus result = TEST_ONGOING; /* In case of unexpected exit */

    CtrlFlowCnt += CLOCKPERIOD_TEST_CALLEE;

  #ifdef __IAR_SYSTEMS_ICC__ /* IAR Compiler */
    #pragma diag_suppress=Pm026
  #endif /* __IAR_SYSTEMS_ICC__ */

    /* checking result of HSE measurement done at TIM17 interrupt */
    if (((PeriodValue ^ PeriodValueInv) == 0xFFFFFFFFuL)         
        &&  ((LSIPeriodFlag ^ LSIPeriodFlagInv) == 0xFFFFFFFFuL)
        &&   (LSIPeriodFlag != 0u))
  #ifdef __IAR_SYSTEMS_ICC__ /* IAR Compiler */
    #pragma diag_default=Pm026
  #endif /* __IAR_SYSTEMS_ICC__ */
    /*
    {
  #ifdef HSE_CLOCK_APPLIED
        if (PeriodValue < HSE_LimitLow(SYSTCLK_AT_RUN_HSE))
  #else
        if (PeriodValue < HSI_LimitLow(SYSTCLK_AT_RUN_HSI))
  #endif
        {
            result = EXT_SOURCE_FAIL; /* Sub-harmonics: HSE - 20% below expected */
        }
        else
        {
  #ifdef HSE_CLOCK_APPLIED
            if (PeriodValue > HSE_LimitHigh(SYSTCLK_AT_RUN_HSE))
  #else
            if (PeriodValue > HSI_LimitHigh(SYSTCLK_AT_RUN_HSI))
  #endif
            {
                /* Switch back to internal clock */

                result = EXT_SOURCE_FAIL; /* Harmonics: HSE + 20% above expected */
                //result = FREQ_OK; /* Harmonics: HSE + 20% above expected */
            }
            else
            {
                result = FREQ_OK; /* Crystal or Resonator started correctly */
                /* clear flag here to ensure refresh LSI measurement result will be taken at next check */
                LSIPeriodFlag = 0u;
            } /* No harmonics */
        } /* No sub-harmonics */
    }     /* Control Flow error */
    else
    {
        result = CLASS_B_VAR_FAIL;
    }

    CtrlFlowCntInv -= CLOCKPERIOD_TEST_CALLEE;
    return result;
#endif
}

以上流程是系统时钟自检的检测方法，具体的实现方式可以参考例程。

在此功能中，用户还可以通过高精度的HSI  HSE校准LSI，具体实现方式如下：

启用定时器计数后，当第一个参考信号上升沿发生时，捕捉定时器计数值，储存于ReadValue1中。在第二个上升沿，又捕捉到定时器计数，储存于ReadValue2中。在两个连续上升沿之间的时间 (ReadValue2 - ReadValue1)表示了参考信号的整个周期。

因为定时器计数器的时钟由系统时钟提供(内部RC振荡器HSI或 HSE)，因此与参考信号有关的内部 RC 振荡器生成的真正频率为：

Measuredfrequency = (ReadValue2 – ReadValue1) × referencefrequency

误差(单位Hz)为测量频率与典型值之差的绝对值。

因此，内部振荡器频率误差表示为：

Error(Hz) = abs(Measuredfrequency - typicalvalue)

对每个微调值计算误差之后，算法会决定最优微调值(对应于最接近典型值的频率)，然后根据差值就可以进行软件补偿处理。