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：

6 k! C3 ^& w1 v* ]

• 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。
  2 x4 I2 T; E' s
  3 T2 c/ h3 a: |0 j# v$ Q

1 . 时钟系统

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

. s# v% P& R/ }9 @

• 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。
  

6 W4 V$ Q0 p/ w: t) P6 \

 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。
  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。
. _2 S! t# o+ Y' W8 X  F  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：

3 |$ N9 o  ?% ^! [

• 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）。
  
  & A( }# \! f3 N2 Z

8 Y& A3 E/ c/ l, \" G$ k: h2 . 外部晶振作为时钟源
" ]1 L  y8 ]6 R' j! P

接下来，解决使用12M外部晶振时，如何配置作为系统时钟源。
2 {$ V/ ?+ k0 Q6 _. R第一步，修改stm32f10x.h中的HSE_VALUE为12000000

1. /**
   ! a9 z0 E8 K- M1 q1 H# C
2. * @brief In the following line adjust the value of External High Speed oscillator (HSE)
   ( U- k2 \6 B+ Q, P2 u
3.    used in your application
   
4.    
   
5.    Tip: To avoid modifying this file each time you need to use different HSE, you
   6 U: g. d0 [7 h9 g8 B5 Q
6.         can define the HSE value in your toolchain compiler preprocessor.
   
7.   */           
   
8. #if !defined  HSE_VALUE
   
9. #ifdef STM32F10X_CL   
   + i2 p" A% {" L; q" f: p4 d
10.   #define HSE_VALUE    ((uint32_t)25000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
    
11. #else
    
12.   #define HSE_VALUE    ((uint32_t)12000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
    4 [3 E4 R) I0 I
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.
   
5.   * @param  None
   ' h% l' V, W4 R& B1 p. C
6.   * @retval None
   
7.   */
   
8. static void SetSysClockTo72(void)
   : @6 z5 e6 \8 W6 p$ z% B
9. {
   
10.   __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;
    $ s& u- k1 O* e5 v% l) Q! C$ A8 d- t
11.   
    $ X8 I0 r, M0 H* G0 h! ~& r
12.   /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/   
    
13.   /* Enable HSE */   
    
14.   RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);
    + {* k/ h. ?& j% W
15. 
    
16.   /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */
    
17.   do
    * v1 f9 h4 T  R6 u' d
18.   {
    
19.     HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
    3 Q3 W5 f6 J3 p, N/ ~
20.     StartUpCounter++;  
    
21.   } while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));
    
22. 
    # l1 O5 f& X3 g7 f/ q
23.   if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
    ' J1 {8 ]; ~) c# r) A
24.   {
    
25.     HSEStatus = (uint32_t)0x01;
    
26.   }
    
27.   else
    6 W- @% m8 y9 u3 b1 P
28.   {
    
29.     HSEStatus = (uint32_t)0x00;
    " c: N4 i: U: J2 b. U
30.   }  
    : l8 o% S; b$ D& K
31. 
    
32.   if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
    ) h9 N7 g1 K; J& M3 A1 M3 O
33.   {
    ( ]% m/ w. A: Y1 d$ h6 _" X% T
34.     /* Enable Prefetch Buffer */
    ( p! }  N; v3 @/ g% i
35.     FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;
    , s: L% F! C% Y
36. 
    
37.     /* Flash 2 wait state */
    8 |2 V4 P' O) E. G- H& x6 Y
38.     FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
    ; ?  L  u, z. F, Z
39.     FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_2;   
    5 r. q' Y2 n; a  u( a
40. 
    3 |' N8 k) S! M( i- {) O+ s# m# f. t! p. }
41. 
    & n+ k9 E( [6 o. D  Y* n
42.     /* HCLK = SYSCLK */
    
43.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
    3 u$ {* m+ u8 x, ]- H
44.       
    
45.     /* PCLK2 = HCLK */
    
46.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
    ; A9 l9 g4 o, `: r- \. h& E
47.    
    
48.     /* PCLK1 = HCLK */
    * j, o* X2 Y% [3 M* s
49.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;
    
50. 
    
51. #ifdef STM32F10X_CL
    
52.     // ...
    
53. #else   
    
54.     /*  PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */
    " V0 Z8 x. J2 R5 u$ `$ T
55.     RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
    ' x" x8 {2 ~8 F0 b/ B
56.                                         RCC_CFGR_PLLMULL));
    
57.     RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL6); // 12
    
58. #endif /* STM32F10X_CL */
    
59. 
    
60.     /* Enable PLL */
    
61.     RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
    
62. 
    6 M( Z% D, C$ s2 _
63.     /* Wait till PLL is ready */
    
64.     while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)
    7 q: g( G- s, O3 U4 i
65.     {
      Z8 E1 \- n2 M9 _" a
66.     }
    * g& [6 t- r' o! D# T1 _& `( N) y8 q
67.    
    
68.     /* Select PLL as system clock source */
    " S. u( Y/ t6 H0 a+ e
69.     RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    
70.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;   
    1 ]6 d- r9 p; o. \
71. 
    , \+ d; k. f9 O
72.     /* Wait till PLL is used as system clock source */
    ' b1 h: |" V9 w3 h0 T
73.     while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08)
    
74.     {
    
75.     }
    ( _1 S% z. A( G+ |1 k
76.   }
    
77.   else
    ) P( \! K. g3 n7 b% `# R- w
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 */
    0 H+ x  D- \; E' r3 Q! G% F
80.   }
    
81. }

复制代码

2 f4 w$ Z/ P2 X! h0 k
3 . 内部RC作为时钟源
# F8 y! h7 F1 f' S* J/ G: a& w

  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 V9 E8 w/ n4 n

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
   # p& O: M/ m* l: p$ h
4.         RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PLLSRC_HSI_Div2;
   7 r" I) Z1 ?3 c, q/ b. H- E
5.         // 8/2 *13 = 52 8/2 *9 = 36 8/2 * 12，设置倍频
   # G: G% @/ z0 w3 W& ~# C, O
6.         RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PLLMULL12;
   
7.         //PLL不分频
   
8.         RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
   
9.         // 使能PLL
   . Z! G# M- z6 x$ q9 C! T  |
10.         RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
    
11.         // 等待PLL始终就绪
    
12.         while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0){}
    2 q$ L" c; R4 k  n2 {. f0 K
13.         // 选择PLL为系统时钟源
    ! m4 F- T. k8 x3 }
14.         RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    5 L, n6 I( u0 o4 M4 [; O
15.         RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;
    # F+ R: @: C# Z7 a2 W8 R2 |
16.         // 等待PLL成功
    1 E$ `) O: ^* {
17.         while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08){}

复制代码

- ]- A) W- h+ v0 C2 V
4 V2 t2 q  w3 M) S" _4 .Keil MDK中Xtal的作用
! _5 N& K; y- o* m
0 @! V  @2 C7 O. O" }' E" Y

- J/ U3 s" B, |4 A

# [  U- @  j# \3 L3 p; g; n6 b

( r: U" K* k: _+ @9 i$ y* j8 o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。
" b1 _' C/ Y8 B" ~
2 f* T* L# p$ Y& l$ R; Z8 f  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* D  D; [7 F# F. i2 h% _9 m