Qual è la funzione dell'oscillatore di cristalli in Arduino
Cos'è l'oscillatore cristallino
Gli oscillatori di cristalli sono dispositivi che si muovono in uno schema ripetuto proprio come un pendolo o una forchetta di sintonia. I dispositivi e i microcontrollori moderni richiedono una sorgente di clock esterna sotto forma di un oscillatore di cristalli. I microcontroller utilizzano oscillatori di cristalli esterni per impostare la velocità di clock. Diverse schede Arduino usano oscillatori di cristalli in base al loro tipo. La tabella seguente evidenzia alcune schede principali con vari tipi di oscillatori di cristallo.
| Arduino Board | Frequenza dell'oscillatore |
|---|---|
| Uno | 16 MHz |
| Nano | 16 MHz |
| MKR Wi-Fi | 48MHz |
| Mega2560 | 16 MHz |
| Dovuto | 84MHz |
L'oscillatore cristallino aiuta il microcontrollore a calcolare il tempo e sincronizzare le operazioni interne. I fattori di tempo svolgono un ruolo cruciale nella ricezione e nell'invio di segnali ad Arduino e alle sue periferiche. Sulla base dei microcontroller di frequenza dell'oscillatore cristallino possono prendere decisioni veloci. Generalmente, la maggior parte delle schede Arduino ha un oscillatore cristallino da 16 mHz a bordo con un nome che indica 16.000H9H.
Un segnale di tensione da un risonatore di quarzo viene somministrato al circuito dell'oscillatore cristallino che genera oscillazioni secondo esso. Amplifica il segnale e alimentalo al risonatore del quarzo.
Taglia e dimensione del cristallo di quarzo determina la frequenza risonante del quarzo. Sono disponibili diverse dimensioni di oscillatori di cristalli con frequenze che vanno da MHz a GHZ.
Funzione di cristallo oscillatore
Arduino utilizza due diversi microcontroller uno è ATMEGA328P che è il controller principale mentre il secondo ATMEGA16U2 specifico per la comunicazione seriale tra Arduino e dispositivi. Entrambi i microcontroller hanno un orologio interno di 8MHz ma insieme a quello sono dotati di 16 MHz di orologio esterno.
Oscillatore uno con il microcontrollore dell'interfaccia seriale ATMEGA16U2 è noto come Oscillatore cristallino E la funzione principale alla base dell'utilizzo nonostante un 8MHz interno è che gli oscillatori di cristalli hanno un'elevata velocità, una maggiore efficienza e possono completare le istruzioni due volte la velocità.
Se studiamo la scheda tecnica di ATMEGA16U2, può gestire la frequenza di clock fino a 20 MHz, quindi invece di usare un clock interno Arduino utilizza un oscillatore di cristalli esterno di 16 mHz. Più frequenza eseguirà le istruzioni più velocemente, ma consuma anche più energia. Non significa che l'Arduino non possa funzionare senza un oscillatore esterno, per impostazione predefinita il microcontrollore Arduino è impostato su un orologio esterno. È possibile configurare facilmente l'orologio interno impostando i fusibili nel bootloader. Per saperne di più su questo, clicca qui.
Perché oscillatore cristallino
Gli oscillatori cristallini sono preferiti rispetto ad altre fonti di orologio a causa della loro natura versatile. Di seguito sono riportati alcuni punti salienti di un oscillatore di cristalli Arduino.
- Gli oscillatori di cristalli sono stabili, possono generare frequenza costante in più condizioni.
- Fattore Q elevato che significa che gli oscillatori di cristalli sono più lenti per morire. Richiede meno energia per fornire segnali di frequenza costanti.
- È possibile la personalizzazione della frequenza, il che significa tagliare il quarzo con dimensioni e forma specifiche può darci un oscillatore cristallino con frequenze diverse.
- Basso rumore di fase.
- Compatto ed economico.
Conclusione
I microcontrollori Arduino possono utilizzare una fonte interna di clock o prendere segnali di clock da oscillatori esterni come l'oscillatore di cristalli e il risonatore ceramico. L'oscillatore cristallino in Arduino è 16 MHz, il che aiuta l'interfaccia seriale a creare la comunicazione con i dispositivi. Per impostazione predefinita, Arduino è impostato per utilizzare oscillatori esterni.