
众所周知,时钟系统是CPU的脉搏,就像人的心跳一样。所以时钟系统对于单片机来讲是一个非常重要的东西。STM32F7的时钟系统比较复杂,有多个时钟源,为什么STM32要有多个时钟源呢?因为首先STM32本身非常复杂,外设非常的多,但是并不是所有外设都需要系统时钟这么高的频率,比如看门狗以及RTC只需要几十 k 的时钟即可。同一个电路,时钟越快功耗越大,同时抗电磁干扰能力也会越弱,所以对于较为复杂的 MCU 一般都是采取多时钟源的方法来解决这些问题。" L! Q8 I8 R. P, m0 E 1、STM32F7 的时钟系统图 2 r2 U0 G, l( s! |4 { ![]() 4 n8 p) P6 h- t3 ^ 2、STM32F7 时钟源9 p; T* I: n0 l7 A$ J 在STM32F7中,有5个最重要的时钟源,为LSI、LSE、HSE、HSI、PLL。分别对应上图的1~5:/ m8 }8 Q2 V# w) ]# G# l; V8 s+ g 简介如下: ![]() # [( `0 ]) }; l ![]() * W: c( P" @" ?' Y: q* O% V 值得注意的是HSE:高速外部时钟。阿波罗 STM32F7 开发板接有 25MHz 外部晶振。9 W1 s0 Z5 r( C& L HSE 可以直接做为系统时钟或者 PLL 输入时钟,同时它经过2~31分频后也可以作为RTC时钟。 3、STM32F7 系统时钟* r$ c. u' [/ z: Y7 i5 } 主 PLL 时钟第一个高速时钟输出 PLLP 用于生成高速的系统时钟,下面是 PLLP 的计算方法,其他PLL时钟计算方法类似。 8 U1 n5 F2 J& M- u" a, B- Z 下图是主PLL的时钟图。# [, U; `+ q: o$ J ![]() 从上图可以看出。主 PLL 时钟的时钟源要先经过一个分频系数为 M 的分频器,然后经过倍频系数为 N 的倍频器出来之后还需要经过一个分频系数为P(第一个输出PLLP)或者Q(第二个输出PLLQ)的分频器分频之后,最后才生成最终的主 PLL 时钟。. q1 S3 p- V, Q% {& o' W 例如我们的外部晶振选择 25MHz。同时我们设置相应的分频器 M=25,倍频器倍频系数 N=432,分频器分频系数 P=2,那么主PLL 生成的第一个输出高速时钟 PLLP 为: PLL=25MHz * N /(M * P)= 25MHz * 432/(25 * 2)= 216MHz 这个 216MHz 就是我们最高的系统时钟。- a0 J! w6 T8 O1 ~; p , N. X1 I& \! f 如果我们选择 HSE 为 PLL 时钟源,同时 SYSCL K时钟源为 PLL,那么 SYSCLK时钟为 216MHz。1 v0 t1 ~8 I0 j( O. i , ?. d# ^4 |: O" \' O3 ? 正点原子的实验基本都是采用这样的配置。 4、STM32F7 常用时钟, u$ i P4 k8 {& F v" g+ S. G( x A ~ R 表示上图中标示的地方。* a [& w) ?( r' j 1 \+ `: T7 Z# S& K4 ~ A、 这是低功耗定时器LPTimer时钟,从图中可以看出,LPTimer有四个时钟源可以选择,分别为LSI、HSI、LSE和PCLKx,默认情况下LPTimer选用PCLKx作为时钟源。$ @/ ]' W' ]" j# C* o: V# ~' ~ B、 这里是USART时钟源。从图中可以看出,USART 时钟源可选为 LSE、HSI、SYSCLK以及PCLKx,默认情况下USART选用PCLKx作为时钟源。5 C9 V. ?+ D, T/ N& e : ^ M& ?0 e, p C、 这里是硬件I2C时钟源,从图上可以看出,I2C可选时钟源为HSI、SYSCLK以及PCLKx。默认情况下I2C选用PCLKx作为时钟源。 D、 这是STM32F7独立看门狗IWDG时钟,来源为LSI。 8 Q5 i. k Z: } E. 这里是RTC时钟源,可选LSI、LSE和HSE的2~31分频。 0 \+ E) ]) h* m4 n# P$ Y F. 这是SDMMC时钟源,来源为系统时钟SYSCLK或者PLL48CLK,其中PLL48CLK来源为PLLQ或者PLLSAIP。5 x. w1 K" t+ z- q1 b. r' v G、 这是STM32F7输出时钟MCO1和MCO2。MCO1是向芯片的PA8引脚输出时钟。它有四个时钟来源分别为:HSI,LSE,HSE和PLL时钟,MCO1时钟源经过1~5分频后向PA8引脚输出时钟。MCO2是向芯片的PC9输出时钟,它同样有四个时钟来源分别为:HSE,PLL,SYSCLK以及PLLI2S时钟,MCO2时钟源同样经过1~5分频后向PC9引脚输出时钟。 H、 这是系统时钟 SYSCLK时钟源,可选HSI、HSE和PLLCLK。HSI是内部16MHz时钟精度不够,HSE是外部晶振产生时钟频率较低,大部分情况下系统都会选择PLLCLK作为系统时钟。7 ]6 C( ]! `# y' ? 8 W: S0 ^# w `: O; q1 ~+ N/ j I、 这是以太网 PTP 时钟,来源为系统时钟 SYSCLK。 ! l0 F. K. I1 | J、 这是AHB总线预分频器,分频系数为2(N=0-9)。系统时钟SYSCLK经过AHB预分频器之后产生AHB总线时钟HCLK。6 ~- L# ?+ E3 m, ]6 J7 @" v * s7 [, G$ u! d$ R4 h x8 u K、 这是APBx预分频器(分频系数可选1,2,4,8,16),HCLK(AHB总线时钟)经过APBx预分频器之后,产生PCLKx。这里大家还要注意,APBx定时器时钟是PCLKx经过倍频后得来,倍频系数为1或者2,如果APBx预分频系数等于1,那么这里的倍频系数为1,否则倍频系数为2。 L-N、 这是PLL时钟。L为主PLL时钟,M为专用PLL时钟PLLI2S,N为专用PLL时钟PLLSAI。主PLL主要用来产生PLL时钟作为系统时钟,同时PLL48CLK时钟也可以选择PLLQ或者PLLSAIP。PLLI2S主要用来为I2S、SAI和SPDIFRX产生精确时钟。PLLSAIP则为SAI接口生成时钟,生成LCD-TFT时钟以及可供USB OTGFS、SDMMC和RNG选择的48MHz时钟PLL48CLK。% }9 J) x2 N3 p7 ~1 M2 v! {# ^' m . D4 z/ v# T$ C) O4 k# g/ h O、 这是SPDIFRX时钟,由PLLI2SP提供。5 e; w3 Q$ S. r" x% y $ B" {/ w- B# q P、 这是LCD-TFT时钟,由PLLSAIP提供。' L3 b. U9 P+ j1 W 1 O: Y; {3 W; Z- j1 R Q、 这是STM32F7内部以太网MAC时钟的来源。对于MI接口来说,必须向外部PHY芯片提供25Mhz的时钟,这个时钟,可以由PHY芯片外接晶振,或者使用STM32F7的MCO输出来提供。然后,PHY芯片再给STM32F7提供ETH MII TX CLK和ETH MIIRXCLK时钟。对于RMII接口来说,外部必须提供50Mhz的时钟驱动PHY和STM32F7的ETHRMILREFCLK,这个50Mhz时钟可以来自PHY、有源晶振或者STM32F7的MCO。我们的开发板使用的是RMIⅡ接口,使用PHY芯片提供50Mhz时钟驱动STM32F7的ETH RMIIREFCLK。7 e0 e; K' e( t8 D. _ 9 N7 j- a3 a) J( t( a; \ R、 这里是指外部PHY提供的USB OTG HS(60MHZ)时钟。( z+ E0 \) y( _7 k 6 a8 Y: x6 ~ Y# X 5、STM32F7 总线时钟APB1和APB2 APB1和APB2都是总线时钟,一个是高速时钟,一个是低速时钟;他们下面挂的外设不同,因为不同的外设需要的时钟不同。 APB2是高速时钟,负责AD,I/O,串口1,高级定时器TIM;2 ^7 Q: B. ~$ {6 x) ` APB1是低速时钟负责DA,串口2,3,4,5,普通定时器TIM, USB , IIC , CAN;& c. d- B/ U9 f + G& v$ f" R) v( q APB1和APB2的配置如下图所示: ![]() 6、STM32F7 ADC时钟配置4 F* |# w. F, v$ h, p3 Z) @& s 6.1、ADC的最大工作频率 STM32F767IGT6包含有3个ADC。1 x" H! J' [( F/ j $ r# I# o% m0 k# t* U& G- c- N STM32F767的ADC最大的转换速率为2.4Mhz,也就是转换时间为0.4lus(在ADCCLK=36M,采样周期为3个ADC时钟下得到),不要让 ADC 的时钟超过36M,否则将导致结果准确度下降。) o/ C" A9 `( A' ` STM32F767的ADC最大工作频率是 36 Mhz,而ADC时钟(ADCCLK)来自APB2,APB2 频率一般是 108Mhz。 i* I$ ~! \; e2 ~9 w' P, A ADC的工作频率主要通过通用控制寄存器 ADC_CCR 配置:4 d ~6 P- t; l8 ~; N' @ 下图是我从STM32F7中文参考手册中截取出来的。/ X, ]7 x% @! \ 7 P2 ~, v8 f# x/ b$ T ![]() $ H4 ]9 L6 A* {- C ![]() 我们一般采用 4 分频配置ADC频率,得到ADC最大工作频率为 27 MHz。 5 `4 X1 y& L* ? 6.2、ADC的采样频率 ADC的采样时间由 ADC 采样时间寄存器(ADC_SMPR1和ADC_SMPR2)控制。6 R$ L7 i) n9 U; V) M' e ![]() ![]() 1 @" q* j# ~4 a8 e& C 寄存器 ADC_SMPR2 与 ADC_SMPR1 类似。& Q+ ]8 K0 B) n) F# l & { s) F0 `1 G/ ` ADC的转换时间:" f7 ?" l2 ]( q! @2 b1 | D' | ![]() 所以,ADC 的采样频率是:/ V0 L! g. ~! c+ f5 V % ?; _. o+ w" v" h3 _( ?( K7 l ![]() 以上主要是参考正点原子的资料,如有问题,欢迎指正。 [& f, Q; y+ z( t 5 m( F* w l. ], }: A: L# N6 c |
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