STM32|STM32时钟系统 STM32|STM32学习笔记

一,时钟系统框图
文章图片

下面我们根据这张图说说有关STM32时钟系统的那些事
二,STM32的5个时钟源:HSI HSE LSI LSE PLL 1. HSI:高速内部时钟由内部RC振荡器产生,频率不稳定,约8M
文章图片

可直接作为系统时钟的选择(如图:系统时钟源有4个来源选择,后边讲解)
可2分频后经过选择器做PLL时钟源
2. HSE:高速外部时钟由外部时钟源产生,可接4M-16MHz晶振(开发板为8兆)
文章图片

可经过选择器1,选择器2做PLL时钟源
可2分频后经过选择器1,选择器2做PLL时钟源
可直接作为系统时钟的时钟源
可128分频后做RTC时钟源
3. PLL:锁相环作用:可关闭或倍频2-16倍,共16种选择(最大不能超过72MHz)
文章图片

倍频后的PLLCLK可直接做系统时钟源
可经过USB预分频器(分频前48或72MHz)分频后,做USB时钟(48MHz)-具体后边说
例如:HSE外接8M晶振通过选择器1选择器2进入PLL,可设置PLL的倍频系数(通过配置相关寄存器配置,后边说)
倍频后产生的PLLCLK可作为系统时钟的一个选择
4. LSE:低速外部时钟由外部晶振产生,一般外接32.768MHz晶振给RTC(STM32芯片内部时钟单元)时钟提供时钟源
文章图片

外接32.768MHz晶振为RTC时钟提供时钟源
5. LSI:低速内部时钟由内部RC振荡器产生,频率不稳定约40KHz
文章图片

为STM32独立看门狗单元提供时钟来源
也可为RTC提供时钟来源(RTC有3个可选时钟源,后面说)
由于RTC实时时钟对时钟的要求较高
所以一般不使用LSI作为时钟源,采用LSE外接32.768MHz晶振作为RTC时钟源
三,STM32的八个时钟
文章图片

1. 系统时钟-SYSCLK
文章图片

系统时钟的来源: 1,HSI直接做系统时钟源
2,HSE直接做系统时钟源
3,PLL倍频后的PLLCLK做系统时钟源(这里的PLL时钟来源有3种,一会儿说)
4,CSS单元(时钟监控系统)
CSS作用是监听系统时钟是否出了问题(间接知道外部晶振是否坏了)
项目中大多系统时钟来源采用HSE，一旦监控到HSE失败,会自动切换系统时钟源为HSI
2. PLL时钟-PLLCLK
文章图片

PLL的时钟来源: 1,HSI的2分频
2,HSE->选择器1->选择器2
3,HSE的2分频->经过选择器1->选择器2
3. RTC时钟-RTCCLK:32.768MHz
文章图片

RTC时钟来源: 1,HSE的128分频
2,LSE外接32.768MHz晶振
3,LSI直接做RTC时钟源
由于LSI是由内部RC振荡器产生,不稳定,RTC时钟对时钟源的要求较高,多以一般用LSE外接32.768MHz晶振做RTC时钟源
4,独立看门狗时钟-IWDGCLK:40MHz
文章图片

独立看门狗时钟来源: 由LSI直接作为其时钟源
5. AHB总线时钟-HCLK:速度最高72MHz AHB预分频器,9种分频因子为:1,2,4,8,16,64,128,256,512
文章图片

系统时钟HCLK 经过AHB预分频器,产生HCLK时钟(最高72M)
一般将系统时钟设置为72M将AHB预分频器设置为1
AHB总线下还挂载了ABP1预分频器和APB2预分频器(后边说)
6. APB1总线时钟-PCLK1(低速):速度最高36MHz APB1预分频器:分频因子:1,2,4,8,16 【STM32|STM32时钟系统】
文章图片

AHB时钟HCLK经过APB1预分频器,产生PCLK1时钟(最高到36M)-低速外设总线时钟
下面挂一些低速外设,如:通用定时器时钟
APB1总线下挂载的部分这里不做讲解(到定时器时再说)
7. APB2总线时钟-PCLK2(高速):速度最高72MHz APB2预分频器-5种分频因子为:1,2,4,8,16
文章图片

AHB时钟HCLK经过APB2预分频器,产生PCLK2时钟(最高到72M)-高速外设总线时钟
下面挂一些高速外设,如:TIM1时钟,ADC时钟
APB2总线下挂载的部分这里不做讲解(到定时器和ADC时再说)
8. USB时钟-USBCLK:48MHz
文章图片

来自PLLCLK经过USB分频器(可通过相关寄存器配置 1倍 1.5倍) F1芯片在不超频时的最大时钟是72MHz,也就是说:
当PLLCLK为72MHz系统时钟时,USB分频器为1.5倍,72/1.5=48MHz
当PLLCLK为48MHz时,USB分频器为1倍,48/1=48MHz
所以:使用外设前需要使能相应的钟使能位,否则外设不能使用 STM32有很多外设,不使用的不打开,否则增加功耗(耗电) 四,MCO:输出内部时钟的引脚 MCO:输出内部时钟的引脚(PA8),可输出相关内部时钟
文章图片

MCO输出内部时钟的选择: SYSCLK-系统时钟
HSI-高速内部时钟
HSE-高速外部时钟
PLLCLK的2分频
五,时钟系统寄存器与时钟相关的配置寄存器一般在:stm32f10x_rcc.c下stm32f10x_rcc.h头文件中 stm32f10x_rcc.c下stm32f10x.h中包含了大多数的地址映射,可找到RCC结构体

/** * @brief Reset and Clock Control */ typedef struct { __IO uint32_t CR; // HSI,HSE,CSS,PLL等的使能和就绪标志位 __IO uint32_t CFGR; // PLL等的时钟源选择，分频系数设定 __IO uint32_t CIR; // 清除/使能时钟就绪中断 __IO uint32_t APB2RSTR; // APB2线上外设复位寄存器 __IO uint32_t APB1RSTR; // APB1线上外设复位寄存器 __IO uint32_t AHBENR; // DMA，SDIO等时钟使能 __IO uint32_t APB2ENR; // APB2线上外设时钟使能 __IO uint32_t APB1ENR; // APB1线上外设时钟使能 __IO uint32_t BDCR; // 备份域控制寄存器 __IO uint32_t CSR; // 控制状态寄存器#ifdef STM32F10X_CL __IO uint32_t AHBRSTR; __IO uint32_t CFGR2; #endif /* STM32F10X_CL */ #if defined (STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL) || defined (STM32F10X_HD_VL) uint32_t RESERVED0; __IO uint32_t CFGR2; #endif /* STM32F10X_LD_VL || STM32F10X_MD_VL || STM32F10X_HD_VL */ } RCC_TypeDef;

其中常用的五个寄存器:

__IO uint32_t CR; // HSI,HSE,CSS,PLL等的使能和就绪标志位 __IO uint32_t CFGR; // PLL等的时钟源选择，分频系数设定 __IO uint32_t AHBENR; // DMA，SDIO等时钟使能 __IO uint32_t APB2ENR; // APB2线上外设时钟使能 __IO uint32_t APB1ENR; // APB1线上外设时钟使能

后三个寄存器: 　外设时钟使能寄存器-控制AHB,APB1,APB2
例如:
AHB控制SDIO时钟,CRC时钟使能
APB1控制IO口时钟使能
APB1控制串口使能,I2
更多配置项参考数据手册
CR寄存器: 　时钟源的使能和就绪标志位
使能时钟源(CR振荡器和外部晶振)，使能后不能立刻稳定(有一个起振的过程),需要等待稳定
稳定后会在CR寄存器设置标志位

文章图片

CR寄存器包含多个标志位,记录是否时开启和就绪
选取位0和位1(HSI)进行说明(其他详见数据手册)

文章图片

位0-HSION:内部高速时钟8M是否使能(0:关闭,1:使能)
位1-HSIRDY:内部高速时钟是都就绪(是否已稳定 0:尚未就绪,1:已就绪)
CFGR寄存器: 　设置时钟源的选择和分频/倍频系数寄存器

文章图片

　RCC_CDGR寄存器:

文章图片

系统时钟切换控制位1:0

文章图片

AHB预分频系数控制位7:4

文章图片

　所有选择器的最终选择结果都是有CFGR寄存器配置的
所有预分频器/倍频器的实际参数也是由CFGR寄存器配置的
库函数分类

//时钟源使能配置 RCC_LSEConfig(), RCC_HSEConfig(), RCC_HSICmd(), RCC_LSICmd(), RCC_PLLCmd()... //时钟源选择配置:(最终配置的是CFGR寄存器) RCC_PLLConfig(), RCC_SYSCLKConfig(), RCC_RTCCLKConfig()... //分频系数选择 RCC_HCLKConfig(); RCC_PCLK1Config(); RCC_PCLK2Config(); //外设时钟使能: RCC_APB1PeriphClockCmd(); //APB1线上外设使能 RCC_APB2PeriphClockCmd(); //APB2线上外设使能 RCC_AHBPeriphClockCmd(); //AHB线上外设使能 //其他外设时钟使能: RCC_ADCCLKConfig(); RCC_RTCCLKConfig() //状态参数获取参数: RCC_GetClocksFreq(); RCC_GetSYSCLKSource(); RCC_GetFlagStatus(); //RCC中断相关函数: RCC_ITConfig(); RCC_GetITStatus(); RCC_ClearITPendingBit();

STM32系统初始化函数已经通过配置寄存器的方式,对以上做了初始化,当然我们了解了这些配置也可以写自己需要的STM32系统初始化函数