前言

  最近开发项目，对MCU主频要求比较精确，尝试了两种配置主频的方法，掌握这两种方法也就熟悉STM32系列主频的配置方法了。分别是，使用外部晶振作为时钟源；内部RC时钟作为时钟源。介绍两种时钟源的区别：

• HSI内部8MHz的RC振荡器的误差在1%左右，内部RC振荡器的精度通常比用HSE（外部晶振）要差上十倍以上。
• 内部RC频率受温度影响比较大，如果省电Sleep模式下内部RC会停止工作。
  
  5 G! s) b* d2 Y9 Q' ^( W6 b

' k+ ^: ]1 m; w  K, {- q1 . 时钟系统
7 X( K! p; e* ^. i

  在STM32中，有五个时钟源，为HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。

• HSI是高速内部时钟，RC振荡器，频率为8MHz。
• HSE是高速外部时钟，可接石英/陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，频率范围为4MHz~16MHz。
• LSI是低速内部时钟，RC振荡器，频率为40kHz。
• LSE是低速外部时钟，接频率为32.768kHz的石英晶体。
• PLL为锁相环倍频输出，其时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或者HSE/2。倍频可选择为2~16倍，但是其输出频率最大不得超过72MHz。
  

0 ?8 r+ n: k7 u

; M7 d* u. v+ r. w! O# o

 用户可通过多个预分频器配置AHB总线、高速APB2总线和低速APB1总线的频率。AHB和APB2域的最大频率是72MHZ。APB1域的最大允许频率是36MHZ。SDIO接口的时钟频率固定为HCLK/2。
! m! L' E* S& H4 k* y, Q  40kHz的LSI供独立看门狗IWDG使用，另外它还可以被选择为实时时钟RTC的时钟源。另外，实时时钟RTC的时钟源还可以选择LSE，或者是HSE的128分频。RTC的时钟源通过RTCSEL[1:0]来选择。
: y, y+ `* P/ }0 \$ \3 Y2 a  STM32中有一个全速功能的USB模块，其串行接口引擎需要一个频率为48MHz的时钟源。该时钟源只能从PLL输出端获取，可以选择为1.5分频或者1分频，也就是，当需要使用USB模块时，PLL必须使能，并且时钟频率配置为48MHz或72MHz。
  另外，STM32还可以选择一个PLL输出的2分频、HSI、HSE、或者系统时钟SYSCLK输出到MCO脚(PA8)上。系统时钟SYSCLK，是供STM32中绝大部分部件工作的时钟源，它可选择为PLL输出、HSI或者HSE，（一般程序中采用PLL倍频到72Mhz）在选择时钟源前注意要判断目标时钟源是否已经稳定振荡。Max=72MHz，它分为2路，1路送给I2S2、I2S3使用的I2S2CLK,I2S3CLK；另外1路通过AHB分频器分频（1/2/4/8/16/64/128/256/512）分频后送给以下8大模块使用：

5 N; n) m9 z) ?- i" L8 P

• 送给SDIO使用的SDIOCLK时钟。
• 送给FSMC使用的FSMCCLK时钟。
• 送给AHB总线、内核、内存和DMA使用的HCLK时钟。
• 通过8分频后送给Cortex的系统定时器时钟（SysTick）。
• 直接送给Cortex的空闲运行时钟FCLK。
• 送给APB1分频器。APB1分频器可选择1、2、4、8、16分频，其输出一路供APB1外设使用(PCLK1，最大频率36MHz)，另一路送给定时器(Timer2-7)2、3、4倍频器使用。该倍频器可选择1或者2倍频，时钟输出供定时器2、3、4、5、6、7使用。
• 送给APB2分频器。APB2分频器可选择1、2、4、8、16分频，其输出一路供APB2外设使用(PCLK2，最大频率72MHz)，另一路送给定时器(Timer1、Timer8)1、2倍频器使用。该倍频器可选择1或者2倍频，时钟输出供定时器1和定时器8使用。另外，APB2分频器还有一路输出供ADC分频器使用，分频后得到ADCCLK时钟送给ADC模块使用。ADC分频器可选择为2、4、6、8分频。
• 2分频后送给SDIO AHB接口使用（HCLK/2）。
  ( Z+ `' e3 s4 N5 \! l7 e  E
  ; J* r% _% Y( C& k+ f3 x. E

2 . 外部晶振作为时钟源
* U4 H* E, e  O2 y* u4 F0 E

接下来，解决使用12M外部晶振时，如何配置作为系统时钟源。
5 J5 t1 o6 X, o* M4 X3 u! ~- {3 r第一步，修改stm32f10x.h中的HSE_VALUE为12000000

: h4 R: ~2 F) p  h, h. W. O$ }0 {, E

1. /**
   4 C$ x4 a0 l2 K  w9 C
2. * @brief In the following line adjust the value of External High Speed oscillator (HSE)
   
3.    used in your application
   8 m7 o8 U  b  \
4.    
   1 i1 |( n% t2 ^# L& g6 R. O! D) ?
5.    Tip: To avoid modifying this file each time you need to use different HSE, you
   ! Q8 A! |, @. a4 j
6.         can define the HSE value in your toolchain compiler preprocessor.
   , ^1 Y5 T- O  ~9 R$ d
7.   */           
   
8. #if !defined  HSE_VALUE
   & W* J4 {. {* _/ Z) P& H$ S
9. #ifdef STM32F10X_CL   
   
10.   #define HSE_VALUE    ((uint32_t)25000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
    0 ^& p# J5 G+ s" l" W5 H: b! D5 u( g- J
11. #else
    , _( G6 h2 r0 K" u: E8 C) m6 y$ g# [
12.   #define HSE_VALUE    ((uint32_t)12000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
    
13. #endif /* STM32F10X_CL */
      k8 I# g0 o$ r# D
14. #endif /* HSE_VALUE */

复制代码

- ~, ]) d- v/ Q" j

第二步，修改system_stm32f10x.c中的时钟配置，先找到void SystemInit(void)—》SetSysClock()—》SetSysClockTo72()，将9倍频改为6倍频，12*6=72MHz

1. /**
   4 M- |5 T/ f2 |4 z  _# G+ F6 Z: {
2.   * @brief  Sets System clock frequency to 72MHz and configure HCLK, PCLK2
   " i2 g/ l) H# U8 A( A  d1 V6 X) x
3.   *         and PCLK1 prescalers.
   * w$ \- ]9 @4 `6 b$ k/ h0 }; }0 ?: I
4.   * @note   This function should be used only after reset.
   
5.   * @param  None
   
6.   * @retval None
   
7.   */
   
8. static void SetSysClockTo72(void)
   
9. {
   4 D% g$ z. G7 h! \- K
10.   __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;
    7 ^+ T1 G* W  t
11.   
    ( \. }% s6 j' F. {( ]& Q) Q
12.   /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/   
    
13.   /* Enable HSE */   
    : e+ A4 a* i0 ^' X
14.   RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);
    
15. 
    
16.   /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */
    
17.   do
    
18.   {
    # U4 P- ~. Q/ {- L: V1 @
19.     HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
    / X' e; G: p& ~* S7 E% S
20.     StartUpCounter++;  
    
21.   } while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));
    1 r$ a$ ]5 N2 B  _
22. 
    $ T" j) x0 T* `6 K% J5 A
23.   if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
    
24.   {
    $ [. T/ \! \! @- R" R; G# M" d. F8 ~
25.     HSEStatus = (uint32_t)0x01;
    
26.   }
    9 K0 K+ g# ?9 q5 B) Z! }0 M
27.   else
    0 |" p3 A( f/ w* B$ J$ J, j
28.   {
    
29.     HSEStatus = (uint32_t)0x00;
    
30.   }  
    2 s+ D& [- ~! o* ^0 q( x9 p
31. 
    ' M) \% y+ C+ b0 ^9 _$ {
32.   if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
    + C# _0 a* {$ ~/ X7 f$ a- n
33.   {
    : P7 `" ~. I- M& M* @6 v( A( O' h
34.     /* Enable Prefetch Buffer */
    
35.     FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;
    
36. 
    ) t4 D, I3 b0 B. j9 d
37.     /* Flash 2 wait state */
    4 h! O3 g0 J2 k6 k7 T4 K- U9 E7 R0 _
38.     FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
    
39.     FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_2;   
    
40. 
    " l" e/ R  d- S
41. 
    
42.     /* HCLK = SYSCLK */
    
43.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
    - R( D; h0 H1 Y6 |4 z/ H
44.       
    - N  m9 n5 F* P6 T
45.     /* PCLK2 = HCLK */
    
46.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
    
47.    
    + O& E2 U+ c/ P0 C4 O, s. c# R! a3 J
48.     /* PCLK1 = HCLK */
    % }8 ]0 T$ a, ]: N8 z* }
49.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;
    : q9 J1 n$ A  U3 J$ ?' @# _
50. 
    
51. #ifdef STM32F10X_CL
    
52.     // ...
    
53. #else   
    8 O9 ?  a% g! I7 Y8 a$ l: u0 j& S; U1 N
54.     /*  PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */
    6 g+ U7 e1 g9 \( V' L7 Y& T
55.     RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
    " _3 V6 ?7 M/ E# b* u1 R) N! K
56.                                         RCC_CFGR_PLLMULL));
    
57.     RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL6); // 12
    : w& s5 O+ k- z7 g4 f: D; R
58. #endif /* STM32F10X_CL */
    & s  [' t" G1 T8 \
59. 
    
60.     /* Enable PLL */
    : |- w. Q1 E, U* j+ F8 l
61.     RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
    : E) U7 \! V- |" C' T& G3 i+ J! R
62. 
    
63.     /* Wait till PLL is ready */
    
64.     while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)
    ' ~  W8 M% o6 m& s: `
65.     {
    
66.     }
    
67.    
    
68.     /* Select PLL as system clock source */
    1 ~, _$ ^: i1 `) R9 L) H
69.     RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    7 M0 ]2 o2 T" s) X4 ~2 X4 X
70.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;   
    + T! @5 T8 Y3 m# \0 a9 }
71. 
    
72.     /* Wait till PLL is used as system clock source */
    
73.     while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08)
    
74.     {
    2 t0 s9 W+ d6 s8 ]7 ^& N% S
75.     }
    ' ?# P. p+ ]; R% W
76.   }
    
77.   else
    
78.   { /* If HSE fails to start-up, the application will have wrong clock
    ; H+ }4 C; G5 {, y$ f3 m
79.          configuration. User can add here some code to deal with this error */
    
80.   }
    # k" r8 g4 _; x6 v! d
81. }

复制代码

% D$ m: f) w1 B) a* `5 M9 f8 w
4 x* ]/ h. o# _! e& z: @$ X3 . 内部RC作为时钟源
: {8 ^6 r, {* E3 `  {

  实际开发中使用内部RC振荡器主频不能达到72，我使用的是STM32F103C8T6，库函数最多支持16倍频也就是8/2*16=64Mhz，实际测试芯片跑不起来功能没有正常工作。使用内部RC振荡最大能达到52M，不信大家可以试验一下。

在system_STM32f10x.c中，找到函数void SystemInit (void){} 注释掉所有代码，添加下属代码。

1. //开启HSI
   ' G0 Y; z8 W, y* p
2.         RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;
   
3.         //选择HSI为PLL的时钟源，HSI必须2分频给PLL
   
4.         RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PLLSRC_HSI_Div2;
   " W0 b2 F1 M: {, H" J
5.         // 8/2 *13 = 52 8/2 *9 = 36 8/2 * 12，设置倍频
   
6.         RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PLLMULL12;
   2 T/ k# _9 B, B
7.         //PLL不分频
   
8.         RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
   6 v% s: G, O  O4 x0 L4 d
9.         // 使能PLL
   
10.         RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
    $ M8 J5 ]; |0 a9 _: c
11.         // 等待PLL始终就绪
    
12.         while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0){}
    7 r) e4 z+ B  Z- _, k
13.         // 选择PLL为系统时钟源
    % j( r+ k  J7 O" X' ^7 Z0 w- @# c
14.         RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    
15.         RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;
    
16.         // 等待PLL成功
    
17.         while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08){}

复制代码

1 e8 s5 B5 x) K- O$ b3 g
# F4 E. _2 T4 @4 .Keil MDK中Xtal的作用
3 n5 e$ j8 R$ E
9 G9 E- y. T6 R: U' \' m

  ?4 G6 l/ J) W5 L# E( Z" u( |/ I0 x


- l! c" h6 k& f5 a+ P- @
在手动配置主频的过程中，想到Keil工程菜单应该提供了配置主频的选项，于是又看到这个。百度了一下，这个参数只用于软件仿真的，对于硬件仿真或者直接把程序下载到板子里是没有影响的。

; G4 H6 o& b. z5 a7 V$ B  Xtal 后面的数值是晶振频率值，默认值是所选目标 CPU 的最高可用频率值 。该数值与最终产生的目标代码无关，仅用于软件模拟调试时显示程序执行时间。正确设置该数值可使显示时间与实际所用时间一致，一般将其设置成与你的硬件所用晶振频率相同。

5 H" f  g9 f6 L/ b

1 j7 ]- B5 `6 E) \5 v, I