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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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【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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9 ]3 B2 q) x% p" ?2 ?( ~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。8 c" F3 G/ [) p- ?! a
1.那么,到底用不用CSS时钟安全机制?
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5 i  B- S) W( l! x针对上面这个问题,经过本人实际测试,下面简要说明几点:4 r& a; q% R9 w8 _
(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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6 m) d8 i2 ?: Z& Q4 q9 \(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。  F3 Y- p3 C# V- b" D5 w
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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/ {$ Z* k+ O5 y二.HSE下的CSS时钟安全机制
4 r7 I' P' u+ I6 F8 K. W1.如何启用HSE CSS?7 Y3 r9 a' P3 }) N; P( c8 |3 A; I
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。  Q( U/ J9 L" M- Q

# a. i4 P  n$ ^: M: `& a' Z5 p" j2.触发机制?
6 ~& Y  l! p, i& w& t* NHSE 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?
/ C4 U3 Z3 e4 r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。3 y7 m/ i: a& z- m
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。6 Q+ O3 I' k7 E. y( [
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3.常见用法
: S! Y8 \8 K& V' K; y+ @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)) h7 B# N. o  e, {) N0 z1 c3 Y1 `5 W$ U
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4.小结
5 w5 {' E- I: e( p# L触发HSECSS时:# R9 @% x* s. E( Y
①HSE禁用,系统主时钟自动切回MSI或者HSI16
# h( v; {$ Y: Q% G* l②PLL禁用,但PLL基本配置不会改变
& M# j/ M! t9 N. J8 P% \③CSS功能自动禁用
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* ]& u. G# p. A---------------------------------------------------------------------------------------5 x# m3 v( P+ B. b3 u; U, f
三.LSE下的CSS时钟安全机制- Z# T, a& a8 \; v" i) M
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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。
; ?* J; U  F' g1 b所以,LSE的时钟安全还是很有必要了解下。
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; b& J7 h+ a' f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。)/ a+ h: ]4 [$ P1 s  Q4 l; l" _5 b- k. s
另外,如果处于MSI的PLL模式下,那么此模式会被禁用。
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1.如何启用LSE CSS?/ {+ y( Q& ^6 P8 c7 U; G
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。) e7 F/ y# g7 I
. X7 A5 Q7 P) }
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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/ S- S3 b% S1 ?9 b4 Z8 N* [, z4 i2.触发机制?; n2 b8 k! h  z+ f" y6 p$ f5 @5 @
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:
5 p3 R: n' [, X+ r0 [9 Q8 p①使能LSE CSS) @- P3 x- }) v5 B$ n& u- u
②使能TAMP_STAMP_IRQn中断配置,配置优先级
/ }' a2 h1 V) |: u0 L( `% g③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!+ b8 U+ Y) p7 j# \1 A! y
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。! D; t2 K3 V% O5 c4 ~) T9 T) ^

3 n4 _& {8 }. s: v# V, I$ M3.小结) `; o" `, d5 ]8 V5 K6 \
触发LSECSS时:" C/ G6 P- Q. Y7 W  k
①LSE不再是RTC时钟2 j4 x$ o7 _7 Y+ K3 Q
②MSI的PLL模式禁用
( }: K9 T% ]7 x0 J1 I$ |) p③standby模式下,会产生唤醒
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8 `8 `; j% A5 _5 G. T7 |7 N四.总结& m+ n4 A' }6 z" q
下面给出了HSE和LSE CSS中断向量表:- x# v6 X: L; j, w

中断向量表

中断向量表

1 p1 k' m% }! Y/ _8 H. A9 g1.HSE的时钟安全使用起来还是比较不错的
' ?/ n. r, Q  R  Z: y2.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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0 \+ J6 J' R) n% n$ b) b9 N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),8 N8 k6 }7 K& {8 X& f

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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
7 v, U# A+ U0 C% G( G8 Y学习了

) s4 w: q$ H% r. D+ o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 23:545 j* B  q+ m# |; ?. f8 _3 [$ M
扎心了,老铁,我还参考了你的关于LSE CSS的帖子

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