Arduino时钟精度

我目前正在尝试使用PJRC时间库（http://www.pjrc.com/teensy/td_libs_Time.html）创建一个Arduino时钟。我知道，由于大多数Arduino开发板都以16MHz时钟和单个谐振器运行，因此经过一定时间后，时间可能会变得“不同步”。

但是，我想知道是否有人对带有84MHz时钟的Arduino DUE使用时库的准确性有所了解。我已经对其进行了测试，到目前为止，时钟已经同步了几个小时。谢谢！

库精度的限制取决于晶体的精度。当他们制作或烹饪晶体时，他们只能使晶体达到一定程度的精确度，而且晶体的环境（温度，湿度等）也会影响其准确性。假设您有一个每小时每小时0.5秒关闭的水晶，这对短期而言非常有用，但是如果您将其扩展一年以上，那么到那时候将关闭1个小时以上。如果您希望某些东西可以长时间保持准确的时间，我建议您使用一个实时时钟（它们仍然不准确），一个GPS模块或一个要与之同步的互联网连接。

有关更多信息，请参阅维基百科上有关石英晶体的文章

84MHz晶振与16MHz晶振的使用不一定会提高Arduino时钟的精度，因为晶振的频率比精度更能指示处理器速度。Arduino时钟的精度主要取决于晶体振荡器的精度。

编辑：我不是晶体振荡器方面的专家，所以如果您在这里看到任何错误，请告诉我

重新访问一个老问题...我发现了一个非常有用的博客文章，为它提供了新的启示。但是让我先提供一些上下文，然后再给出链接。

在评估时基的质量时，无论是晶体，陶瓷谐振器还是实验室级的频率标准，都应区分两个概念：

• 精度：时基的频率接近其标称值的频率
• 稳定性：该频率随时间漂移多少

如果您想让时钟“开箱即用”地给出正确的时间，则精度至关重要。但是，如果您愿意花费一些时间来校准时钟，那么您就不会真正在意，因为您将要校准所测得的任何误差。jfpoilpret的答案提供了“手动”校准协议的示例，该协议一定很长。如果您可以借用具有1PPS输出的GPS模块，则可以在几秒钟内完成校准。

稳定性是一个更严重的问题。如果时基的频率随机漂移，这将使您无法进行校准。从本质上讲，校准将告诉你如何快或慢的时钟运行 ，现在，但它不会让你预测的快慢将运行在未来。

这是一个有保证的链接：Joris van Rantwijk的Arduino时钟频率精度。

Joris所做的是测量Arduino Pro Mini（由陶瓷谐振器计时）和旧的Duemilianove（石英晶体）的准确性和稳定性。在我看来，主要的收获是：

• 两个时钟都非常不准确，因此都需要用户校准才能用作钟表
• Duemilianove的石英晶体具有良好的稳定性，在平均6小时的时间中优于1.5e-8
• Pro Mini陶瓷谐振器的稳定性可悲，比晶体差两个数量级，这使它基本上没有用

这是他的艾伦偏差图，用于测量时钟不稳定度与观察时间的关系：

_{（来源：jorisvr.nl）}

尽管此研究有一些局限性（仅测试了两个板，并且观察时间太短），但它是经过深思熟虑且非常有用的内容。我鼓励您阅读全文。

知道电路板谐振器精度的最好方法是自己测量。

为此，您可以使用开发millis()板的Arduino 功能并编写一个小草图，该草图将：

1. 使您能够设置测量时间漂移的开始时间（例如，使用简单的按钮）；您将根据准确的时基触发按钮。
2. 然后重复调用millis（），直到至少经过120小时（“ arduino小时”，大约5天）
3. 在经过120小时后显示一个信号（您的草图可能应该在到达确切时间之前“警告”您，以便您准备进行测量）
4. 经过120小时后，请检查基于您的参考时间（在步骤1中使用），并检查经过了多少时间（应为120h +/- epsilon）
5. 一旦您知道时钟的漂移，并且只要您的电路板可以在与测量相同的环境条件（主要是温度）下运行，就可以在草图中使用它millis()每小时左右调整一次该值。

当然，这种方法远非完美，因为它需要人工干预，因此在测量过程中会产生额外的时间漂移​​，这就是为什么您需要长时间测量时钟时间漂移的原因。

一种改进的方法是将高精度RTC时钟（必须根据您的应用所需的精度来选择精度）连接到板上，并调整草图，以便它可以自动计算漂移。一旦出现时间漂移，您就可以执行上述草图中的第5步，并从板上断开RTC时钟。

重要事项：

• 测量板上的时间漂移​​，以后需要调整时钟（如果您有多个板，则必须测量每个板一个漂移）
• 确保您的电路板使用环境的稳定性

最后，如果您确实需要高精度，那么可以肯定地将外部时钟源（例如RTC时钟，GPS，NTP）连接到板上，并将其用作PJRC库的SyncProvider。

您的平均系统时钟晶体将关闭几十ppm（百万分之几。它们对于稳定，准确地计时信号非常有用，但对于保持准确的时间却非常重要。如果没有特殊规定，则系统晶体每天可能会关闭几秒钟。

解决方案是使用适当的实时时钟，该时钟由通常称为32768Hz的手表晶体驱动。这些晶体的精度很容易提高十倍。您可以设置自己的振荡器来中断主处理器，并在Arduino草图中保留计数，也可以找到RTC中断板。

在Google中弹出带有搜索字词“ RTC突破”的两个随机示例：

• http://www.cutedigi.com/breakout-board/ds1302-rtc-breakout.html
• https://www.sparkfun.com/products/10160