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：

8 H$ M; E* O! {/ ^  N, [

• 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。
  
  

1 R' @4 ?& S* r7 @; x9 B
1 . 时钟系统
2 P. [' E# K7 H; D

  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。
  5 V& X+ m! p& q9 r3 G; [. _! L. |

( Z& N7 _6 y# N- A" w+ u) 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。
  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。
- Y0 S; b0 M* q! b$ p, k& I3 j  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：

• 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）。
  1 X" [  l  f1 G6 J/ g- c
  

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。
第一步，修改stm32f10x.h中的HSE_VALUE为12000000

4 C2 |) v8 t2 i. |- z

1. /**
   
2. * @brief In the following line adjust the value of External High Speed oscillator (HSE)
   " p2 h0 r; r6 t2 A  a
3.    used in your application
   
4.    
   4 ?' C( F& p* b
5.    Tip: To avoid modifying this file each time you need to use different HSE, you
   
6.         can define the HSE value in your toolchain compiler preprocessor.
   
7.   */           
   ( N0 q6 y& e% q. s
8. #if !defined  HSE_VALUE
   
9. #ifdef STM32F10X_CL   
   ; F+ X6 l; ~: K6 k1 A3 \
10.   #define HSE_VALUE    ((uint32_t)25000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
    
11. #else
    ) E8 s* S# s, ^5 Q5 C
12.   #define HSE_VALUE    ((uint32_t)12000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
    ! c$ c( Y# d$ J0 S9 @5 ?$ E; t
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. i- z, \4 e
5.   * @param  None
   
6.   * @retval None
   3 l6 {' U( n6 C' w& y
7.   */
   # d& v  w# V8 {7 |1 X& K+ M+ y2 k
8. static void SetSysClockTo72(void)
   
9. {
   ' \5 m1 t* |( I9 q! Y) U: [
10.   __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;
    8 p* r$ Q1 j& T9 i5 T; b
11.   
    0 t, u9 k( d9 z9 Y0 T/ ?
12.   /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/   
    " c7 ?& [, N( N: k  e
13.   /* Enable HSE */   
    
14.   RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);
    ) H2 g& x9 n5 p/ c' O7 n
15. 
    
16.   /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */
    3 Q; V% }& Z5 J; c8 z
17.   do
    
18.   {
    + L8 ^/ l$ A9 O/ D! t% t- C
19.     HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
    
20.     StartUpCounter++;  
    
21.   } while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));
    
22. 
    . D+ _" j6 B) u8 M
23.   if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
    
24.   {
    . C# J! e! F% N: @( D6 v# q' p6 p. b: ~5 R0 z
25.     HSEStatus = (uint32_t)0x01;
    2 V! s5 s3 L6 d
26.   }
    
27.   else
    
28.   {
    # a+ Y/ }  |* d5 e- w7 P2 W4 t
29.     HSEStatus = (uint32_t)0x00;
    1 y& j. \2 E9 v- E
30.   }  
    
31. 
    
32.   if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
    * c6 t' F2 g9 d, ]& }
33.   {
    
34.     /* Enable Prefetch Buffer */
    
35.     FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;
    , {3 i9 |' C" S. w0 e. N
36. 
    
37.     /* Flash 2 wait state */
    
38.     FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
    ) Z0 n, ?# Z; t3 p" O
39.     FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_2;   
    / z9 c; P' t0 Q4 F# Y6 ]1 h) \
40. 
    
41. 
    
42.     /* HCLK = SYSCLK */
    
43.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
    
44.       
    
45.     /* PCLK2 = HCLK */
    ' X' \2 N  ]# k1 M7 O; P
46.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
    
47.    
    - {# ]/ F% _$ h- G5 S, K: q7 }
48.     /* PCLK1 = HCLK */
    
49.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;
    
50. 
    
51. #ifdef STM32F10X_CL
    ' M. T3 m9 q+ B0 l; \$ x9 G+ n
52.     // ...
    % p  I! k0 Z4 y, X8 S
53. #else   
    
54.     /*  PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */
    
55.     RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
    0 w2 `0 [- B4 S7 @
56.                                         RCC_CFGR_PLLMULL));
    - `7 g$ {5 @, P: M
57.     RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL6); // 12
    
58. #endif /* STM32F10X_CL */
    6 D/ C5 Z" ^5 o3 n3 O
59. 
    
60.     /* Enable PLL */
    
61.     RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
    
62. 
    
63.     /* Wait till PLL is ready */
    3 ?, w6 f, T" i; i9 S* H
64.     while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)
    
65.     {
    6 q0 F# D  C1 X: H0 S
66.     }
    % y' }- Y* T! Q' H* K1 U
67.    
    
68.     /* Select PLL as system clock source */
    1 N: h: {, L+ S
69.     RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    ! e9 f, c: W, S6 {
70.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;   
    
71. 
    " `) V* c6 X* }6 u- E- {: o
72.     /* Wait till PLL is used as system clock source */
    
73.     while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08)
    0 t' H$ H4 K7 v1 R) f9 H' Q
74.     {
    . U+ d8 I7 n; s( A5 K
75.     }
    : H: A7 I: q$ V& X
76.   }
    
77.   else
    
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 */
    / q3 r$ M0 \" O9 B
80.   }
    8 Y9 }) i0 i$ W8 A2 L
81. }

复制代码

3 . 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。

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 h" G: @  W! N/ w" N3 u; Q7 T
2.         RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;
   $ M6 t2 B# T5 k& n
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;
   5 E) `- y8 r4 ~: C
7.         //PLL不分频
   1 c9 g7 D2 M4 H& g: r" V  T
8.         RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
     d5 ?$ H3 W% _3 n$ a  [5 f
9.         // 使能PLL
   1 V) b# ~5 K1 e+ f/ }4 v. q0 j
10.         RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
    & \3 @0 s) N+ N$ i6 W7 _6 _# G
11.         // 等待PLL始终就绪
    7 ]/ v6 b3 L( B) q1 `% o
12.         while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0){}
    
13.         // 选择PLL为系统时钟源
    . y- P! S5 Y0 H* I2 T6 |: T" b
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
    $ @) |' H7 ~# f+ F0 y- B" G
17.         while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08){}

复制代码

& a/ ^5 g$ t5 w/ x
4 .Keil MDK中Xtal的作用
7 G. J4 Y9 Z0 J5 X2 e$ R0 U
: }, u; P/ L4 k+ h6 s4 ~

( w" w+ F, [! l9 D6 \# E: I
3 {4 ~* o% v# e$ q, s/ [
2 r0 R7 ~% M- @) @2 `9 m
: i. s0 Q) S3 y1 y  h6 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。

  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。
, _+ w3 X, q3 J& H, a6 h2 K6 n

, r3 X4 T  r4 v6 A8 L

2 Q" s8 }- }1 h8 x