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：

+ e( F3 }  T. R

• 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 O7 n% h& h7 o- P
  8 x" l1 Q5 b% I9 @& F' d

8 ]6 ~9 R. N# M. b+ k  u2 j
& O5 `, t1 H& R! r3 E, x. T1 . 时钟系统
/ H9 Q3 _& ^# O

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

% L& u8 f* M8 n1 S2 G. K* R

• 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。
  

7 n5 f7 h( F% r5 B! A3 [
. J( t- t1 u) Z3 n& ]

 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。
6 [' C9 H& q8 m- ^' Y  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。
/ R/ {# v, f6 k+ F5 a9 F/ k  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。
& a1 W( I! X3 c, z8 G; V! c  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）。
  $ m" g* O; J  w4 }1 S' n- i
  

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

' B% q% q9 B* C1 t: ?; q

1. /**
   
2. * @brief In the following line adjust the value of External High Speed oscillator (HSE)
   
3.    used in your application
   
4.    
   
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.
   : u7 U. W" V5 |
7.   */           
   $ @$ d3 j8 P& N# q
8. #if !defined  HSE_VALUE
   ) @7 N! v/ o7 b( ?/ I
9. #ifdef STM32F10X_CL   
   
10.   #define HSE_VALUE    ((uint32_t)25000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
    ) l" Y5 V; w& D4 j6 q- ^/ ~- d& V
11. #else
    
12.   #define HSE_VALUE    ((uint32_t)12000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
    % ^& Q0 v% A! h9 j1 [
13. #endif /* STM32F10X_CL */
    * @+ m2 T' g5 x9 U
14. #endif /* HSE_VALUE */

复制代码

( K2 P" c. D2 R( _' N' e( c

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

( E7 Z, |/ E& r" J& v3 q* A- r- C

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.
   # h2 R% m& i  X' I
5.   * @param  None
   
6.   * @retval None
   
7.   */
   2 w" u/ n0 R( n; W+ X3 V
8. static void SetSysClockTo72(void)
   . t! t$ b2 A8 S9 J) D
9. {
   $ n% u% O5 Z! B" a8 G! P
10.   __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;
    
11.   
    
12.   /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/   
    
13.   /* Enable HSE */   
    / o* m# c& i. ]1 o& k5 g% t- A
14.   RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);
    ! R) C. X1 Q: c. ^, d
15. 
    
16.   /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */
    ) K4 R/ p8 ]$ f: ~5 K5 n! _
17.   do
    8 b* i' \- c' h. a; Y& {' `, b
18.   {
    1 K$ S0 z' e# V/ Y( P3 P$ {  S
19.     HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
    + l$ y3 M8 b. p3 f
20.     StartUpCounter++;  
    % [' ]2 f: q5 _# b& G
21.   } while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));
    $ W0 [8 z: ^, h+ i- T  g1 `! k
22. 
    
23.   if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
    
24.   {
    6 L  Q, I5 z9 L: d7 d/ C/ ~+ E
25.     HSEStatus = (uint32_t)0x01;
    
26.   }
    
27.   else
    
28.   {
    " k- d5 I3 v! P1 d
29.     HSEStatus = (uint32_t)0x00;
    " g* d$ h- J+ b7 u$ K5 `' v  `8 C
30.   }  
    " ^5 d+ g3 C$ D, T3 a* P& b; B
31. 
    
32.   if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
    ( e- p0 J7 w  g# |
33.   {
    
34.     /* Enable Prefetch Buffer */
    0 _4 E6 R9 {7 N- Z, {. y
35.     FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;
    
36. 
    , {1 p' b. O3 [3 ]( g2 O
37.     /* Flash 2 wait state */
    
38.     FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
    ! N! k& e/ H6 A1 f* H
39.     FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_2;   
    2 ~2 W* S6 z3 h3 y7 K3 b! |( f& B
40. 
    
41. 
    * d9 p- x: K! Z5 ]7 u' ]4 d! r
42.     /* HCLK = SYSCLK */
    * h9 ?2 e, m; C
43.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
    + T  _2 X/ b$ M! o8 S
44.       
    + ?; w  R% O# t! i2 v
45.     /* PCLK2 = HCLK */
    
46.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
    4 u+ O; \6 B$ f3 d
47.    
    2 ~0 z3 q  J- i5 L+ w
48.     /* PCLK1 = HCLK */
    7 m7 Y8 ^4 J2 \2 e
49.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;
    
50. 
    
51. #ifdef STM32F10X_CL
    / e$ A. P0 E" U. L
52.     // ...
    3 X4 V) i3 s* D1 p: a2 h
53. #else   
    
54.     /*  PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */
    7 y; D. m6 M$ E% A" e( s: _
55.     RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
    
56.                                         RCC_CFGR_PLLMULL));
    
57.     RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL6); // 12
    
58. #endif /* STM32F10X_CL */
    9 [, L! [5 k' q4 t2 ?8 o4 S8 O' r
59. 
    
60.     /* Enable PLL */
    
61.     RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
    " L: `& p8 {- g! q+ a. U5 z4 F
62. 
    - z- }! T2 \. `9 {
63.     /* Wait till PLL is ready */
    . E3 O; {9 n, S; {$ w
64.     while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)
    - d2 Q& {' G$ f3 n; r3 b
65.     {
    6 Y6 R3 ?9 h( Y" s: g$ B- k7 T
66.     }
    
67.    
    6 R3 t+ n/ j0 ?# }: C# y3 S
68.     /* Select PLL as system clock source */
    1 T$ a2 q# i' s
69.     RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    & D; j: X1 ?1 a5 H# D& N
70.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;   
    
71. 
    3 I8 ?8 _0 A. e3 W: H6 c1 x5 B' h
72.     /* Wait till PLL is used as system clock source */
    " \9 _& G) @/ G4 y
73.     while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08)
    
74.     {
    ! g% a  \* q7 m3 b; N) g$ R' ?
75.     }
    7 \: `9 Z% j5 ]  T$ D1 X
76.   }
    
77.   else
    , W, T8 i, b' C  M( _: v
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.   }
    / I; s$ e- M- R( E
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。
+ f6 B* C5 g. z  v3 z" q) N6 ~

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。

' t3 n" ~$ m! Z$ n/ F0 U- @+ h

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;
   ( K6 Z6 i5 p+ {* f% j8 b- D4 x8 ~
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
   % Y4 K' R% A" q/ Y& q
8.         RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
   4 F0 l& C' ?' i4 _" }& ]! B, O
9.         // 使能PLL
   ) p& ~. l; G6 T( M4 \/ Z
10.         RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
    9 U" E, \: f* ?: @& c' _
11.         // 等待PLL始终就绪
    
12.         while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0){}
    ( a2 R, w% b. b
13.         // 选择PLL为系统时钟源
    * g1 {) I7 P+ C7 [' K1 K
14.         RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    6 v( v) S' t1 U9 H. g6 Z
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

/ R4 T0 X, V$ F; _9 d7 z
+ ]4 R* E; I; N4 .Keil MDK中Xtal的作用
# K8 k/ f/ m) S7 s! v

* d2 a% K6 ~4 m, B" 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。
$ q# }% f% k% H& k0 W- a, w
  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。
4 y: W4 k8 Y$ ?( a" n* \7 Q( A5 |


9 T/ ]0 u; p5 y( k& ~* D0 {
% t5 q4 F6 M. M, I" I