关于 STM32WL LSE 添加反馈电阻后无法起振问题

1. 问题描述

客户调试 STM32WLE5JB 样机的时候遇到这样一个问题：在调试 LPUART，不打开外部时钟的时候，能够正常打印，若开启外部的 HSE 和 LSE 后就没有打印。

2. 问题确认

发现上述问题时，客户使用 STM32CubeMX 生成的工程，所以首先建议客户检查LPUART 的时钟配置有没问题，并且让客户尝试使用 STM32Cube_FW_WL_V1.2.0\Projects\NUCLEOWL55JC\Examples\UART\LPUART_WakeUpFromStop 例程对比验证。

后来客户发现是开启外部时钟 HSE 和 LSE 后，程序直接卡死在HAL_RCC_OscConfig ,测量不到 HSE 的 32MHZ 信号。而客户的程序移植到 ST 官方的STM32WL NUCLEO 板上可以正常运行。通过前面的验证很容易怀疑是不是客户样机外部HSE 32MHZ 的晶振没有起振。拿到客户的样机后，尝试更换 32MHZ 晶振，调整晶振负载电容和使用 TCXO，发现都没办法测量到 32MHZ 信号，客户程序依旧卡死在HAL_RCC_OscConfig.

3. 问题分析

由于前面都是用客户的电脑和程序调试，客户的电脑上的 Keil 版本不能单步调试。针对客户的问题，基于 STM32WL AT slave 例程，运行在客户样机上发现现象一致，也是卡死在 HAL_RCC_OscConfig 。但使用单步调试进入 HAL_RCC_OscCongig 里面发现，卡死具体的原因不是 HSE，而是 LSE 初始化出了问题，一直在等待 LES ready 的信号。具体代码如下：

 /* Wait till LSE is ready */
 while (LL_RCC_LSE_IsReady() == 0U)
 {
 	if ((HAL_GetTick() - tickstart) > RCC_LSE_TIMEOUT_VALUE)
 	{
 		return HAL_TIMEOUT;
 	}
 }

针对上面的分析，把 RTC 时钟源更改为 HSE_RTC，如下图一，图二, AT slave 例程可以正常运行，32MHZ 晶振可以起振，使用 AT 指令可以测量出 RF 有正常发射出信号。

图一

图二
同时，对于客户需要使用 LPUART，可以按照图三的时钟配置验证

图三
客户用他们手上样机同步验证，发现结果一致。确实不使用 LSE 后，样机可以正常工作，32MHZ 晶振也可以正常起振。下一步就要分析导致 LSE 无法正常工作的原因。客户有按建议尝试更换 32.768KHZ 的晶振以及负载。并且调整 LSEDRIVE 为 high 即__HAL_RCC_LSEDRIVE_CONFIG(RCC_LSEDRIVE_HIGH)，发现依然无法正常使用LSE。

4. 问题解决

针对 LSE 无法起振问题，尝试了上面针对硬件和软件多种方法后依然没有解决。后来仔细检查客户原理图发现，客户在 32.768KHZ 晶振上添加了 1M 的反馈电阻，如图四R34

图四
而在 STM32WL 规格书 DS13105 Multiprotocol LPWAN 32-bit Arm Cortex-M4 MCUs, LoRa, (G)FSK, (G)MSK, BPSK, up to 256KB Flash, 64KB SRAM (version 8)中明确表示禁止在 32.768KHz 晶振的 OSC32_IN 和 OSC32_OUT 引脚中间添加反馈电阻。如下图五：

图五
后面按规格书要求，去掉客户样机上的 R34 1M 电阻，32.768KHz 晶振就可以正常起振，程序不会再卡死在 LSE 初始化。问题得到解决。

另外，根据 AN2867 关于 STM32MCU 晶振的参考设计要求，从客户晶振规格书查到下面参数：
ESR=90K 欧姆
CL = 12.5pF
C0 = 1.3pF
计算得到跨导：gmcrit=2.9032uA/V
可以看到跨导大于 STM32WLE5JBI6 规格书中 LSE 最大驱动能力 2.7uA/V，
如图六示：显然增益裕量不符合起振条件即 Gainmargin>5

图六
所以最后也建议客户后续更换符合 STM32WL 规格书要求的 32.768KHZ 晶振。具体晶振选型可以参考 AN2867。