【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

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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。
1.那么，到底用不用CSS时钟安全机制？

针对上面这个问题，经过本人实际测试，下面简要说明几点：
（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。

（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。

所以，到底是否使用CSS时钟安全机制，还需要仔细斟酌。
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二.HSE下的CSS时钟安全机制
1.如何启用HSE CSS？
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。

2.触发机制？
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？
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。
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。

3.常见用法
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）。

4.小结
触发HSECSS时：
①HSE禁用，系统主时钟自动切回MSI或者HSI16
②PLL禁用，但PLL基本配置不会改变
③CSS功能自动禁用

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三.LSE下的CSS时钟安全机制

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。
所以，LSE的时钟安全还是很有必要了解下。

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。）
另外，如果处于MSI的PLL模式下，那么此模式会被禁用。

1.如何启用LSE CSS？
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。

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。

2.触发机制？
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：
①使能LSE CSS
②使能TAMP_STAMP_IRQn中断配置，配置优先级
③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！
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。

3.小结
触发LSECSS时：
①LSE不再是RTC时钟
②MSI的PLL模式禁用
③standby模式下，会产生唤醒
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四.总结
下面给出了HSE和LSE CSS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
2.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。

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），