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【STM32新手向第三课】CSS 时钟安全功能详解(HSE+LSE)

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酱哒哒 发布时间:2017-9-30 15:26
【新手兴趣向 NO.1 】STM32进阶探究之存储占用浅析
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/ Z' ?: L+ U: ^+ @2 \( Y1 r【新手兴趣向 NO.2 】STM32进阶探究之应用启动(一)之嵌入式
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一.CSS时钟安全机制简介css时钟安全机制主要用于外部晶振(HSE及LSE)出现“故障”(故障STM32未明确说明)时,为了避免因为外部晶振挂掉导致MCU宕机,而进行的一种补救的措施。简单说来,一旦外部晶振出“故障”,就会触发CSS中断,在中断中可以人为进行软件设计,添加时钟切换程序,切回HSI或者MSI或者LSI,确保MCU可以继续有效工作。另外,HSE的CSS中断似乎不具有休眠唤醒功能,LSE的CSS中断可以触发standby模式下的唤醒。
0 w, N% Z3 ]; C& Z7 ^3 x1.那么,到底用不用CSS时钟安全机制?0 b7 A  X: g! P' X: m
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针对上面这个问题,经过本人实际测试,下面简要说明几点:( q0 R# x% x9 r* d+ q: t
(1)CSS时钟安全机制一旦启用,对于外部晶振变化极其敏感,本人实测发现,例如手只是靠近PCB上晶振位置(还未接触),就可能会触发CSS中断。所以,STM32提到的晶振“故障”,最小的程度就像晶振扰动,就会触发。
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(2)一般不使用CSS时钟安全机制的情况下,出现晶振频率扰动或者直接短路晶振管脚,也仅仅只是会导致程序执行速度变慢或者程序直接停滞。一旦恢复晶振后,程序依旧会继续执行。(相当于晶振出问题期间,程序就停在那儿)目前暂未发现,因为晶振原因导致CPU 程序指针直接出错的情况,但不排除此类情况发生。, e5 b6 j% q: _  r, \2 v, e
所以,到底是否使用CSS时钟安全机制,还需要仔细斟酌。3 X4 t( W+ B, O. o
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% v: U* e. m0 L) v" S二.HSE下的CSS时钟安全机制" G9 @4 Y* [8 D5 ]- |
1.如何启用HSE CSS?. e4 J$ a5 F6 L0 m
必须等待HSE ready,然后软件启用(调取相应库函数),另外不必配置任何中断。
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2.触发机制?( o, j' B# d7 Q& c3 Y, k
HSE CSS一旦启用,如果检测到外部HSE晶振故障,则HSE时钟自动关闭,此时主系统时钟自动切回MSI或者HSI16(可以配置RCC_CFGR->STOPWCK进行选择,并且这个时钟也会成为退出STOP低功耗模式时的系统主时钟),此处存在一个问题:那么上电复位后,在用户配置时钟前,这个期间的系统主时钟是否会受该STOPWCK配置影响?希望大佬,解答一下,究竟是MSI,还是由STOPWCK位决定?
$ ]9 q( S& k7 G* F" p禁用HSE后,时钟故障事件会被发送到高级控制定时器的断点输入(TIM1 / TIM8和TIM15 / 16/17),并产生中断以通知软件有关故障(即CSSI中断触发),CSSI中断被连接到了NMI中断(不可屏蔽中断),需要注意NMI中断优先级仅仅低于复位中断,也就是说在NMI内部,基本上其他中断都不能及时响应。8 i/ i$ T' B0 e1 U/ u. ^2 w
另外,记得及时清除CSSI中断标志位,否则将会反复触发NMI中断。( T+ d  w9 G6 Q; b" C
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3.常见用法) S4 H& A. X( `( [# e8 R
一般使能HSE CSS后,在NMI中断内部添加切换函数,将时钟切回MSI或者HSI或者其他。极其重要的一点就是:如果用了PLL,那么触发css中断的时候,PLL会被禁用!但是PLL的配置是没有变的,所以如果切换成其他时钟还需要再度打开PLL(如果要使用的话)
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$ S4 b+ y5 ^1 W& f# Z+ v8 R0 O4.小结# U  Y% }7 o$ x( G
触发HSECSS时:
: M6 Z! f! K% H- I①HSE禁用,系统主时钟自动切回MSI或者HSI16
5 X7 N3 s+ p6 K( v: A4 f②PLL禁用,但PLL基本配置不会改变  Q* J5 n8 }% r
③CSS功能自动禁用
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三.LSE下的CSS时钟安全机制
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) L! D( H& F: E# z( [! C随着物联网的发展,低功耗要求越来越高,基本上产品都会使用低功耗模式。STM32也提供了许多低功耗模式,常见的案例中,多数都会使用RTC作为一种低功耗唤醒源。而RTC为了精确,都会采用外部LSE,所以如果外部LSE一旦挂掉,就可能导致设备不能按时唤醒,造成损失。" c$ e( F1 ^3 _" J( Z+ t# M
所以,LSE的时钟安全还是很有必要了解下。
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1 r7 v8 _: D) k' ^4 y- j( z简介:使能LSE CSS位后就启用了安全机制。LSE CSS机制可以工作在除VBAT外的所有模式以及系统复位下(但不包括上电复位)。如果在LSE振荡器上检测到故障,则LSE不再用作RTC时钟(RTC停止),但此时不会对硬件寄存器作任何操作(在这儿,我解释一下不对硬件寄存器作任何操作的意思,RTC在选择时钟的时候,有个标志位RCC_BDCR->RTCSEL[1:0],假如选择了LSE作RTC时钟,那么RCC_BDCR->RTCSEL就是0x01,一旦触发CSS后,虽然LSE不再是RTC时钟了,但是前面这个标志位的值不会变动!并且这个时候,RCC_BDCR中LSEON等这些位都不会变化。)
+ ]7 [/ H! u0 Y1 a0 K! q另外,如果处于MSI的PLL模式下,那么此模式会被禁用。" j% U( c8 |% t$ t1 m5 K
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1.如何启用LSE CSS?
: }) A# O7 ?- P/ N* `2 i与HSE CSS类似,软件启用。但必须在LSE 使能、且就绪、且LSE选作RTC主时钟(三个条件)之后,才可以启用LSE CSS功能。3 B( O: N* C, F

3 z% L0 _, D$ `+ Z8 D( _在这要啰嗦一句,LSE 的CSS使用起来比HSE复杂许多,主要是因为:使能LSE CSS的这个标志位处于RCC_BDCR寄存器(电池备份域控制寄存器),这个寄存器和备份域性质类似,有电池的情况下,会保持。而且,这个RCC_BDCR寄存器上所有的位基本都不可单独Reset!软件上reset RCC_BDCR寄存器,都是通过使能RCC_BDCR->BDRST,进行重置。一旦使能RCC_BDCR->BDRST,整个RCC_BDCR及备份域统统会被Reset。
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& ?/ a, {1 m+ k* `% a2.触发机制?3 }0 w# R0 J4 d$ _1 P1 c( i
LSE CSS的触发配合要比HSE CSS的复杂,LSE CSS必须进行中断配置,配置流程如下:
8 |* x2 h8 g: E, m, |  O①使能LSE CSS
: f* S- y/ [: N7 ]7 I5 d  f  L8 a( A②使能TAMP_STAMP_IRQn中断配置,配置优先级
1 L" O- V1 Z, K: p③使能LL_EXTI_LINE_19中断(配置为上升沿触发),这是因为RTC Tamper,TimeStamp复用在的EXIT Line19上!; Y2 Y( ~2 ^+ H0 x/ _0 I
一旦触发了LSE CSS,就会进入TAMP_STAMP_IRQHandler中断服务函数,需要注意:如果在中断中要进行RCC_BDCR及RTC寄存器操作,需要打开备份域通道。
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8 b" c' ~$ i  I3.小结
# j$ W% O7 t$ P触发LSECSS时:
* p1 v" ~* _& h& e) z& D①LSE不再是RTC时钟9 p2 W8 I% t% E+ P( S8 w  K; O. X5 t7 x
②MSI的PLL模式禁用- r6 ^1 C* A: x
③standby模式下,会产生唤醒
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四.总结
% R# N& G' B8 M0 n9 P6 i* f下面给出了HSE和LSE CSS中断向量表:
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中断向量表

中断向量表
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1.HSE的时钟安全使用起来还是比较不错的
, z3 k9 j! v7 [( U4 g1 a# z) y1 j2.LSE的时钟安全机制触发后的程序逻辑比较难处理,触发CSS后,需要清除许多标志位,而这些标志位都在RCC_BDCR上,只有重置整个电池备份域才能够清除。还有就是待机下的唤醒,也需要考虑好程序逻辑。
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另外,也可以参考下https://www.stmcu.org.cn/module/forum/thread-610054-1-1.html     时钟安全系统的应用(LSE 篇),
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收藏 2 评论4 发布时间:2017-9-30 15:26

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4个回答
zero99 回答时间:2017-9-30 16:08:43
学习了
酱哒哒 回答时间:2017-9-30 23:54:22
zero99 发表于 2017-9-30 16:08
& J) h0 f3 t7 X5 c学习了
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扎心了,老铁,我还参考了你的关于LSE CSS的帖子
epochal 回答时间:2017-10-1 08:35:19
学习学习!
zero99 回答时间:2017-10-9 13:34:40
酱哒哒 发表于 2017-9-30 23:54' V( m, f( j* c/ Q. V* t' S
扎心了,老铁,我还参考了你的关于LSE CSS的帖子
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