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：

$ g6 u# O8 a& Y  ?9 I9 L) M/ a# J" Q

• 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。
  " {% t0 x4 s9 [. Z/ Y0 ?
  

3 O+ Q  s5 D5 N  G- x: l" G1 . 时钟系统
9 L9 H0 d2 O: l1 @+ e; f- Z7 @$ O

  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。
    _2 ~1 r4 O0 l

2 S' _1 c; T1 N, G, p# z5 k( r
: U; d, ?! H1 M$ ~

 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。
- N7 q' P( D8 }5 h  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。
  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。
: c7 R: M4 l2 Z9 g' c6 M: r% v6 \  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：

4 \, P% j+ ?6 U% M4 k+ ^4 B, g

• 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）。
  8 e3 z2 J, p) ~. F/ N* o
  , @0 c1 C; u) U7 z# u

2 . 外部晶振作为时钟源

接下来，解决使用12M外部晶振时，如何配置作为系统时钟源。
& j- }7 Z$ T% `: q. W$ K第一步，修改stm32f10x.h中的HSE_VALUE为12000000

" G6 j. @2 j" t: u

1. /**
   
2. * @brief In the following line adjust the value of External High Speed oscillator (HSE)
   
3.    used in your application
   
4.    
   & A+ z1 H3 P! z! t! i/ G
5.    Tip: To avoid modifying this file each time you need to use different HSE, you
   . f" n" W' T3 l5 k& Q0 g1 i& G
6.         can define the HSE value in your toolchain compiler preprocessor.
   . F! C" v% H5 L
7.   */           
     s1 F" a) R( L1 y* e$ b
8. #if !defined  HSE_VALUE
   ! X- m: l( U2 d# P' L" G
9. #ifdef STM32F10X_CL   
   
10.   #define HSE_VALUE    ((uint32_t)25000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
    1 V9 d4 M9 V6 y& Y, e
11. #else
    
12.   #define HSE_VALUE    ((uint32_t)12000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
    
13. #endif /* STM32F10X_CL */
    
14. #endif /* HSE_VALUE */

复制代码

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. /**
   
2.   * @brief  Sets System clock frequency to 72MHz and configure HCLK, PCLK2
   
3.   *         and PCLK1 prescalers.
   
4.   * @note   This function should be used only after reset.
   * o$ M' Q0 ^, M7 v
5.   * @param  None
   
6.   * @retval None
   1 Y. r% |3 t% Z% Y
7.   */
   ; {& S+ H0 i+ }( ]0 l# @
8. static void SetSysClockTo72(void)
   
9. {
   0 q3 [. H" Y2 D) M4 m2 L: C
10.   __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;
    
11.   
    
12.   /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/   
    
13.   /* Enable HSE */   
    
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.   {
    6 p4 B  y' ?8 ?% K
19.     HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
    
20.     StartUpCounter++;  
    
21.   } while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));
    
22. 
    
23.   if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
    
24.   {
    
25.     HSEStatus = (uint32_t)0x01;
    ' _: }5 p8 o' ]
26.   }
    
27.   else
    
28.   {
    
29.     HSEStatus = (uint32_t)0x00;
    ) z2 F2 l; i% i$ i' f; x
30.   }  
      t. m0 S2 E, Z3 @
31. 
    4 L( o6 F! d6 Q/ }% `2 v" y
32.   if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
    
33.   {
    ; t$ ]9 X* r; J5 }8 i* j) E
34.     /* Enable Prefetch Buffer */
    
35.     FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;
    
36. 
    : E; b! n& }3 g) s. C
37.     /* Flash 2 wait state */
    
38.     FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
    
39.     FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_2;   
    / b! J6 }+ ?& ~4 @  v6 W
40. 
    ; p) z( s9 H; [2 P
41. 
    
42.     /* HCLK = SYSCLK */
    
43.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
    
44.       
    & E9 Z) O* E4 D
45.     /* PCLK2 = HCLK */
    ! q/ q; o6 o  j0 ]2 i
46.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
    ; i$ R; y- e/ |5 q1 G& v% q
47.    
    
48.     /* PCLK1 = HCLK */
    
49.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;
    
50. 
    3 G2 Q0 `/ O! k( Q0 w, N* p
51. #ifdef STM32F10X_CL
    1 V& K4 ]/ _5 e, w: S2 d
52.     // ...
    
53. #else   
    
54.     /*  PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */
    : A. e- K# F2 W+ `* Z
55.     RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
    
56.                                         RCC_CFGR_PLLMULL));
    7 F) E9 W" v& }5 I0 J# f
57.     RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL6); // 12
    8 `- r% m7 X/ e1 H% W
58. #endif /* STM32F10X_CL */
    
59. 
    
60.     /* Enable PLL */
    4 j. P! x- v( F& X1 G: ?
61.     RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
    
62. 
    
63.     /* Wait till PLL is ready */
    
64.     while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)
    / }% n' a" W4 I6 |) s2 g$ Q3 ~
65.     {
    
66.     }
    % L6 y6 p, ~9 t1 n7 }  F7 k: M
67.    
    , `' T. e9 O  C, F1 d8 P6 ~' l" v
68.     /* Select PLL as system clock source */
    
69.     RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    0 e, c5 O5 b1 ?- J  }
70.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;   
    6 X7 o0 `  n% H+ o$ y  x$ Y" b
71. 
    8 ~7 y- u- x8 h
72.     /* Wait till PLL is used as system clock source */
    
73.     while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08)
    1 z* P6 O' P* q: y3 x9 h* `7 N8 ~
74.     {
    ) a7 D7 J) `# s- j1 a$ D6 A
75.     }
    
76.   }
    
77.   else
    . h3 e3 y. {$ u7 [6 e' {& E8 T0 r
78.   { /* If HSE fails to start-up, the application will have wrong clock
    
79.          configuration. User can add here some code to deal with this error */
    
80.   }
    
81. }

复制代码

5 w9 D  Y9 T3 k2 D2 j1 Z3 . 内部RC作为时钟源

  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。
5 p+ b4 c3 I" _, {

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
   
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;
   
5.         // 8/2 *13 = 52 8/2 *9 = 36 8/2 * 12，设置倍频
   
6.         RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PLLMULL12;
   
7.         //PLL不分频
   
8.         RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
   : F% T+ M3 h& j
9.         // 使能PLL
   ' o% r0 K4 W- u
10.         RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
    . ?4 n: O; {4 r/ i
11.         // 等待PLL始终就绪
    5 E* D$ g: P  k& \- U9 z
12.         while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0){}
    
13.         // 选择PLL为系统时钟源
    
14.         RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    + {! y. z" W- P2 C$ y
15.         RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;
    * E. }, Y0 }0 v2 E3 B  l& d
16.         // 等待PLL成功
    
17.         while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08){}

复制代码

8 ]8 z* x* [3 V/ {  P" E) H9 H
1 @: v# D7 A5 S4 .Keil MDK中Xtal的作用

+ F7 Z) s- K9 ~1 `% T2 a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。
# }7 ~/ V: z* @
& z' `+ E! i9 D! L' y  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。
! o; {. N& O) h& P7 O, S1 a5 C2 Y

; s3 _* _- u5 s0 J1 h
3 ^; u: K, h4 {' o3 J5 i1 K
1 k/ G+ j# h$ R. U/ u# z5 O! u