NUCLEO教程之七：超频
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2015-1-9 08:16 上传

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STM32NUCLEO 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。
MCU工作频率
一张图看MCU工作频率，下面是STM32CubeMX中的时钟配置图

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。
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：
SYSCLK = HSI / PREDiv * PLLMul
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
   
2. */
   
3. void SystemClock_Config(void)
   
4. {
   
5. 
   
6.   RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;
   
7.   RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;
   
8. 
   
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;
    
13.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
    
14.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL12;
    
15.   RCC_OscInitStruct.PLL.PREDIV = RCC_PREDIV_DIV2;
    
16.   HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
    
17. 
    
18.   RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK;
    
19.   RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
    
20.   RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
    
21.   RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
    
22.   HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_1);
    
23. 
    
24.   __SYSCFG_CLK_ENABLE();
    
25. 
    
26. }
    

复制代码

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。
测试标准
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。
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. /* TIM2 init function */
   
2. void MX_TIM2_Init(void)
   
3. {
   
4. 
   
5.   TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig;
   
6.   TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig;
   
7.   TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC;
   
8. 
   
9.   htim2.Instance = TIM2;
   
10.   htim2.Init.Prescaler = 47;
    
11.   htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    
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;
    
17.   HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig);
    
18. 
    
19.   HAL_TIM_PWM_Init(&htim2);
    
20. 
    
21.   sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
    
22.   sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
    
23.   HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig);
    
24. 
    
25.   sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
    
26.   sConfigOC.Pulse = 499;
    
27.   sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
    
28.   sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
    
29.   HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);
    
30. 
    
31. }
    

复制代码

这是标准48M下的PWM波形

由于使用的逻辑分析仪比较渣，所以结果你也将就着看。
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

3. 96M工作频率
PREDIV和PLLMUL的参数分别为：1、12，8/1*12=96M

汗！这正常么？
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！

注意：
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！

现在的MCU大部分都能超。

对于STM32的CPU
0个等待周期的速度为50MHz左右；
1个等待周期的速度为100MHz左右;
2个等待周期的速度为150MHz左右。

48MHz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
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 ...

预分频器也相应的改了

这个还真没玩过，

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。 ...

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
你的用软件模拟的波形么

逻辑分析仪抓的