Comparação entre HSI e HSE no STM32F411

Descrição do Projeto

Este projeto tem como objetivo comparar o desempenho dos osciladores HSI (High-Speed Internal) e HSE (High-Speed External) no microcontrolador STM32F411, medindo o tempo de execução de tarefas. O STM32F411 é um microcontrolador poderoso da STMicroelectronics, amplamente utilizado em aplicações embarcadas. A escolha do oscilador pode impactar significativamente o desempenho do sistema.

Objetivos

• Entender as diferenças entre os osciladores HSI e HSE no STM32F411.
• Medir o tempo de execução de várias tarefas utilizando HSI e HSE.
• Avaliar o impacto da escolha do oscilador no desempenho do sistema.

High-Speed Internal (HSI) Oscillator

O HSI é um oscilador interno que opera tipicamente a 16 MHz. Ele é conveniente porque não requer componentes externos, oferecendo simplicidade no design do hardware. No entanto, pode ter variações de frequência devido a fatores como temperatura e tensão de alimentação.

Vantagens do HSI

• Não necessita de componentes externos.
• Menor custo e simplicidade no design.
• Rápida inicialização.

Desvantagens do HSI

• Menor precisão em comparação com HSE.
• Pode ser influenciado por variações de temperatura e tensão.

High-Speed External (HSE) Oscillator

O HSE é um oscilador externo que utiliza um cristal ou ressonador externo. Ele pode operar em frequências mais altas e oferece maior precisão e estabilidade em comparação com o HSI.

Vantagens do HSE

• Alta precisão e estabilidade.
• Menor variação de frequência com temperatura e tensão.
• Permite frequências de operação mais altas.

Desvantagens do HSE

• Requer componentes externos (cristal/ressonador).

• Pode aumentar o custo e a complexidade do design.

• Maior tempo de inicialização comparado ao HSI.

• O PLL é utilizado para multiplicar a frequência do oscilador de entrada (HSI ou HSE) para atingir a frequência máxima de operação do microcontrolador. No STM32F411, o PLL pode ser configurado para atingir uma frequência de até 100 MHz.

Vantagens do PLL

• Permite atingir a frequência máxima de operação.
• Melhora o desempenho do sistema ao aumentar a frequência do clock.

Desvantagens do PLL

• Maior consumo de energia.
• Configuração mais complexa.

Metodologia de Comparação

1. Configuração do Hardware: Utilizar uma placa de desenvolvimento com o STM32F411 configurado para alternar entre HSI e HSE.
2. Medição de Tempo: Implementar código para medir o tempo de execução de várias tarefas com ambos os osciladores.
3. Análise dos Dados: Comparar os tempos de execução para avaliar o impacto de cada oscilador no desempenho do sistema.

Resultados Esperados

Tarefa	Tempo de Execução com HSI 16MHz (ms)	Tempo de Execução com HSE 25MHz(ms)	PLL 100MHz(ms)
Tarefa 1	483 248	755 992	3 028 705
Tarefa 2	483 249	755 998	3 028 712
Tarefa 3	483 248	755 999	3 028 713
Tarefa 4	483 249	755 999	3 028 712
Tarefa 5	483 248	755 998	3 028 709

Análise dos Resultados

Os resultados simulados indicam que o uso do HSE com PLL proporciona um desempenho ligeiramente melhor em termos de tempo de execução das tarefas em comparação com o HSI com PLL. Esta melhoria pode ser atribuída à maior precisão e estabilidade do HSE, resultando em uma operação mais eficiente do microcontrolador.

• Nota: Os arquivos de código fornecidos neste repositório foram desenvolvidos usando STM32CubeIDE. Devido a limitações de minha experiência com o STM32CubeIDE, a importação direta do projeto para o Git pode não ter sido feita da maneira mais eficiente ou padronizada.