NUCLEO教程之七：超频
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2015-1-9 08:16 上传

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8 R* J& z1 m# r) WSTM32NUCLEO F072RB评估板的官方说明是：最大工作频率为48MHz。今天我们来测试一下超频，看能达到什么程度。
( r% c- H8 P( \8 iMCU工作频率
一张图看MCU工作频率，下面是STM32CubeMX中的时钟配置图
1 V& i, N8 ~7 P3 O* x
F072评估板上没有焊接HSE，所以就只能使用HSI了，至于HSI也有两种，一个是HSI，另一个是HSI48，这里用的是HSI，默认频率8M，不可更改。
% L. f% w! r+ T2 a& ~. l外部频率一般不会做得很大，MCU内部需要的高频时钟都是由PLL提供的。从上图可以看出，PLL时钟源可以是：HSI、HIS48、HSE。然后经PREDiv分频之后就得到了VCPInput，经PLLMul倍频后得到VCO。这个VCO可以被选择做为系统主时钟。
因此有下述公式：
4 a. m& P$ z: j  w  D4 nSYSCLK = HSI / PREDiv * PLLMul
  C8 |  h/ T6 u% Y; W0 t" r. J! ^默认情况下，SYSCLK = 8 MHz / 2 * 12 = 48Mh，这也是通常情况下的系统主频。
换句话来说，通过修改PREDiv和PLLMul这两个值，可以调整MCU的工作频率，这也是我们实现超频的基础。
但话得说回来。这两个值你也不能胡乱设置。在MCU中，你通常会看到很多的频率设置，如48M, 100M, 336M, 360M等。为什么会有这么多奇怪的设置呢？主要是因为一些特定的设备如USB, SDIO等，它们需要工作在48M的频率下，比如说如果要使用USB的话，可以选择336M，经7分频后就得到了48的频率，如果你使用360M的话，是得不到48M的，因为分频系数只能取整数！
RCC配置
好了，基本原理介绍完毕，下面来看初始化代码是怎样配置RCC的。

1. /** System Clock Configuration
   8 F9 k( c- N7 U
2. */
   
3. void SystemClock_Config(void)
   
4. {
   # k5 k( C) \% |' L
5. 
   % }; b9 u3 X& g" D
6.   RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;
   
7.   RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;
   & O0 `5 K+ n' q' u/ T
8. 
   3 F! H- N( z% `
9.   RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
   
10.   RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
    
11.   RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = 16;
    
12.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
    6 o, D3 |5 P' E& t0 ]
13.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
    
14.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL12;
    * L5 e0 Q, s0 D: X/ c
15.   RCC_OscInitStruct.PLL.PREDIV = RCC_PREDIV_DIV2;
    & V% }+ u. J# ^+ f; n# d! r$ o
16.   HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
    
17. 
    # C+ l" i+ ~/ h% t6 S
18.   RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK;
    
19.   RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
    " f' d% l* F5 U6 k+ M# M( h
20.   RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
    + K' ?; ]5 L" ]7 s
21.   RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
    1 m4 S2 D; j9 H
22.   HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_1);
    9 G' i" F- W& ^; Q% k- l7 [
23. 
    7 f2 v( f" @/ H6 R' D7 w2 g" H2 M, s
24.   __SYSCFG_CLK_ENABLE();
    1 b7 N  u* {: j3 Y. I4 w( E$ B
25. 
    2 x/ W5 U$ g" n, N
26. }
    2 \0 A3 g1 \' @3 x* Q

复制代码

3 B8 b0 w& u. c
' D/ U' [* _7 [7 i3 @! s这是标准配置代码，其中PREDiv和PLLMUL的值分别为2和12，这样MCU的工作频率为48M。
3 D' Z7 r$ E) B5 k; l" f3 r测试标准
  o0 e" e# n6 E+ j" _3 `为了检验不同频率下的运行状态，我们通过运行一段代码来判断MCU是否正常工作。
: B3 K/ l5 X, G) h* N这里选择TIM2来生成一段PWM波形，通过检测波形参数来判断MCU的工作状态。下面是PWM波形代码，这是一个占空比为50%的方波，频率为1KHZ。
1 L- ^5 U+ Q/ E& P3 ?$ v
  u. g: Z% U4 N) Y8 N6 t1 ~

1. /* TIM2 init function */
   " `5 N6 s7 d, A; [' T) @
2. void MX_TIM2_Init(void)
   2 \; A/ P2 R. b# I8 U
3. {
   
4. 
   
5.   TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig;
   
6.   TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig;
   ) Z% T8 ?. E. |/ F
7.   TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC;
   ' k1 Q: s: V# d1 b
8. 
   
9.   htim2.Instance = TIM2;
   
10.   htim2.Init.Prescaler = 47;
    
11.   htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    1 E8 z* u" c; q1 e+ E5 v
12.   htim2.Init.Period = 999;
    
13.   htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    
14.   HAL_TIM_Base_Init(&htim2);
    
15. 
    
16.   sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
    + E# }- B. q3 S
17.   HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig);
    
18. 
    
19.   HAL_TIM_PWM_Init(&htim2);
    ' a5 W6 V! `4 n" l& K5 b
20. 
    
21.   sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
    ' J% i& y5 n" e
22.   sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
    
23.   HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig);
    7 n5 \. `& v/ J2 P/ T
24. 
    # f% c/ J. X" M- p( _1 E
25.   sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
    : k+ X3 F9 ^, I* k
26.   sConfigOC.Pulse = 499;
    1 |2 [2 K, r: I6 A, i
27.   sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
    " n+ s. x  I2 U9 v
28.   sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
    
29.   HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);
    . l" T7 o0 W  J2 @0 K, w8 J
30. 
    . J* f! y9 [' y" h+ E/ @
31. }
    

复制代码

" [: G) F9 r8 W9 h, @9 _这是标准48M下的PWM波形

1 C3 b5 ?6 ~  M  B" E由于使用的逻辑分析仪比较渣，所以结果你也将就着看。
9 S- T2 ^# {, X+ T超频及测试
下面我们开始对MCU进行超频，看看它们各自的PWM波形如何。
1. 64M工作频率
PREDIV和PLLMUL的参数分别为：2、16，8/2*16=64M

OK!
2. 80M工作频率
PREDIV和PLLMUL的参数分别为：1、10，8/1*10=80M

1 C4 Y; p+ i7 D& t3. 96M工作频率
) a6 G( i8 a4 c& E% A0 p# t; iPREDIV和PLLMUL的参数分别为：1、12，8/1*12=96M
: X& R, c, k' Q# n- V* i) j) H
; }/ N- q+ M; u汗！这正常么？
  a! J9 u% t# I1 T- ^: M  O再调整PLLMUL的值为13的话，没有波形了，跑飞了么！
也就是说，跑到这种程度已达极限了！

- G: y% E6 V2 {: w) ^8 o, n' b注意：
7 I9 w: e. B0 |3 c关于测试标准，我没有想到更好的测试方法，如果你有，欢迎探讨！
2 @) a$ j8 w: g" A  E4 \2 ]
- J7 n5 k0 W9 r+ Q4 g$ o) c

现在的MCU大部分都能超。

对于STM32的CPU
: v$ F& P$ d- e% Y0个等待周期的速度为50MHz左右；
$ [, U7 w- a: J) h0 _1个等待周期的速度为100MHz左右;
( _# @4 q' V8 Y- E2 @: l2个等待周期的速度为150MHz左右。
3 H& r' Z! u" Z# e0 ?1 y
# n& Y6 o6 ?3 ]0 a48MHz的STM32F072，可以有一个等待周期，速度可以达到100MHz左右。

htim2.Init.Prescaler = 47;
htim2.Init.Period = 999;
楼主你选择了内部时钟源，当上面两个值不变的情况下，你超频内部时钟变大，但是没发觉你的PWM波频率变大了啊！

不建议超频使用，危险很大的。

iwqt1983 发表于 2015-1-9 08:28
不建议超频使用，危险很大的。

测试一下

说不定 超过48M也没事的

哈  居然能跑这么高~~

好吧，这样也可以

kevin0129 发表于 2015-1-9 08:50
+ p4 x- y5 D4 f9 whtim2.Init.Prescaler = 47;
* Y+ s/ w$ I. `9 A" x# ?. xhtim2.Init.Period = 999;
0 @+ \0 |. v7 D' b楼主你选择了内部时钟源，当上面两个值不变的情况 ...

2 m& P' s; f) ^预分频器也相应的改了

这个还真没玩过，

: k% Y1 V3 E( D6 c+ H: ]# e: p测试STM32F103RBT6 超频到140M测试没有发现问题(但电流差不多大了一倍）。再高频率就容易出问题了。

z00 发表于 2015-1-9 11:30
测试STM32F103RBT6 超频到140M测试没有发现问题(但电流差不多大了一倍）。再高频率就容易出问题了。 ...

8 j5 m+ g& D9 W4 h1 z差不多也超了一倍

这个逻辑分析仪好熟悉的样子，你的是多少M的逻辑分析仪？

你的用软件模拟的波形么

频率高功耗大需要考虑散热

zfz0122 发表于 2015-1-9 12:31
" o7 _/ \1 h. E3 E你的用软件模拟的波形么

逻辑分析仪抓的