เจาะลึกระบบ Clock STM32: ศึกสายเลือด HSI vs HSE

สวัสดีครับชาว Maker และ Embedded Engineer ทุกท่าน! หากคุณกำลังทบทวนความรู้ด้วย Flashcard หรือกำลังงงกับหน้า Config Clock ใน STM32CubeMX ว่าจะเลือกอะไรดีระหว่าง HSI กับ HSE บทความนี้มีคำตอบครับ

คำตอบสั้นๆ ที่เราท่องกันมาคือ “ภายใน” กับ “ภายนอก” นั้นถูกต้องครับ แต่ในหน้างานจริง รายละเอียดทางเทคนิค (Technical Spec) คือตัวชี้วัดว่าโปรเจกต์ของคุณจะ “รอด” หรือ “ล่ม” เรามาขยายความกันใน 3 ประเด็นหลักครับ

1. แหล่งกำเนิด (The Source) - สร้างจากอะไร?

HSI (High Speed Internal)

  • คืออะไร: มันคือวงจร RC Oscillator (ตัวต้านทาน-ตัวเก็บประจุ) ที่ฝังอยู่บนแผ่นซิลิกอนภายในตัวชิปเลยครับ
  • การทำงาน: สร้างจังหวะสัญญาณจากการประจุและคายประจุไฟฟ้า
  • ข้อดี: ของฟรี! ไม่ต้องต่ออุปกรณ์เพิ่ม ประหยัดพื้นที่บน PCB และทีเด็ดคือ Startup Time เร็วมาก (ตื่นปุ๊บทำงานปั๊บ)
  • บน STM32F4: ค่า Default โรงงานมักจะเป็น 16 MHz ครับ

HSE (High Speed External)

  • คืออะไร: แหล่งสัญญาณจากภายนอก ส่วนใหญ่เราจะใช้ Crystal (คริสตัล) หรือ Ceramic Resonator ต่อที่ขา OSC_IN และ OSC_OUT
  • ข้อดี: ให้ความถี่ที่ แม่นยำและเสถียรสูงมาก เมื่อเทียบกับของแถมอย่าง HSI

แผนภาพเปรียบเทียบโครงสร้างภายใน HSI และการต่อ Crystal ภายนอกแบบ HSE

2. ความแม่นยำ (Accuracy) - จุดตายของงานสื่อสาร

นี่คือเหตุผลหลักที่เราต้องยอมจ่ายเงินเพิ่มค่า Crystal ครับ

  • HSI (แกว่งง่าย): มีความคลาดเคลื่อนประมาณ 1% ที่อุณหภูมิห้อง แต่จุดอ่อนคือ “แพ้อุณหภูมิ” ครับ ถ้าชิปร้อนขึ้นจากการทำงานหนัก ความถี่อาจเพี้ยนไปได้ถึง 2-3% ซึ่งมากพอที่จะทำให้ระบบสื่อสารล่ม
  • HSE (เป๊ะเวอร์): มีความแม่นยำระดับ ppm (part per million) คือล้านส่วนเพี้ยนไม่กี่ส่วน อุณหภูมิเปลี่ยนก็ยังนิ่งครับ

3. สถานการณ์ใช้งาน (Usage Scenario) - เลือกตัวไหนดี?

เลือก HSI เมื่อ:

  • ทำโปรเจกต์ทั่วไป เช่น ไฟกระพริบ, อ่านปุ่มกด, ขับ Motor, หรืออ่าน Sensor ง่ายๆ (I2C/SPI พอไหว)
  • ต้องการประหยัดงบประมาณและพื้นที่บอร์ด
  • ต้องการระบบ Low Power ที่ตื่นจาก Sleep Mode มาทำงานทันที (HSI สตาร์ทเร็วกว่า HSE มาก)

เลือก HSE เมื่อ:

  • ใช้งาน USB: จำเป็นมาก! High Speed USB ต้องการความแม่นยำระดับ ±500 ppm ซึ่ง HSI ทำไม่ได้ (ถ้าฝืนใช้ USB จะหลุดบ่อยหรือไม่ Connect เลย)
  • ใช้งาน Ethernet หรือ CAN Bus: ระบบพวกนี้ต้องการ Timing ที่แม่นยำสูง
  • ต้องการนาฬิกาที่เดินตรงเป๊ะๆ ในระยะยาว

สรุป (Conclusion)

ถ้าคุณจะจดโน้ตเพิ่มเติมลงใน Flashcard หรือสรุปให้เพื่อนฟัง จำง่ายๆ ว่า:

“HSI สะดวก เร็ว ฟรี แต่เพี้ยนเมื่อร้อน… ส่วน HSE ต้องต่อเพิ่ม เสียเงิน แต่แม่นยำสูง จำเป็นสำหรับงาน USB และ Communication”

หวังว่าภาพของ HSI และ HSE จะชัดเจนขึ้นนะครับ ใครที่กำลังออกแบบบอร์ดเอง อย่าลืมเผื่อที่วาง Crystal สำหรับงานที่ต้องการความชัวร์ด้วยนะครับ!