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 ?- \0 T* O4 B1 `* @
0 f% V: p4 n3 F* G/ h$ j
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。 7 y1 Z R' g8 T3 j& O7 ]
- 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 + }- f0 U. H7 [/ S* q
2 S' _1 c; T1 N, G, p# z5 k( r
: U; d, ?! H1 M$ ~6 r( W0 R) Y# r' V5 u/ }
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。+ Z/ w& l5 E! j' m7 b6 _
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 * h6 z8 r, v ^- C9 [
2 . 外部晶振作为时钟源/ J" h" R/ Q1 b4 B. h6 ~
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
- /**0 g+ `- a" N+ h4 p8 L
- * @brief In the following line adjust the value of External High Speed oscillator (HSE)9 k9 w2 S" R+ t) ^; S
- used in your application : ?$ J; r2 }, ~" s2 H! B, W
-
& A+ z1 H3 P! z! t! i/ G - 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 - can define the HSE value in your toolchain compiler preprocessor.
. F! C" v% H5 L - */
s1 F" a) R( L1 y* e$ b - #if !defined HSE_VALUE
! X- m: l( U2 d# P' L" G - #ifdef STM32F10X_CL ' F& z- Q: z+ f% U
- #define HSE_VALUE ((uint32_t)25000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
1 V9 d4 M9 V6 y& Y, e - #else ) |/ q9 P, |# I
- #define HSE_VALUE ((uint32_t)12000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */' \4 } `1 {% x$ _
- #endif /* STM32F10X_CL */8 c+ v7 H# O- z j) J
- #endif /* HSE_VALUE */
复制代码 # x( l) F9 x i a# w8 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 9 u, c' g; H9 H( c) k
- /**2 f* v* W& U2 t- r* ^2 _5 i L
- * @brief Sets System clock frequency to 72MHz and configure HCLK, PCLK2 . w/ C2 S" H6 `% u/ |, h$ K7 G
- * and PCLK1 prescalers. 6 i) T) e H% @5 b2 c1 C, G7 h
- * @note This function should be used only after reset.
* o$ M' Q0 ^, M7 v - * @param None! ~- m# L3 D4 N r
- * @retval None
1 Y. r% |3 t% Z% Y - */
; {& S+ H0 i+ }( ]0 l# @ - static void SetSysClockTo72(void) A7 B' h, M6 B* ^7 {. z, B
- {
0 q3 [. H" Y2 D) M4 m2 L: C - __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;* d8 W7 G9 _1 i2 V9 ~# ^
- 7 i/ X! T( S C& _
- /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/ . P' \7 {! T1 u b! L" i8 u- }
- /* Enable HSE */ $ X9 y* p- x1 u* ?% S2 A
- RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);: F3 _ J4 P0 w4 v# D# Z
- ) b6 Y( F% f* w; b
- /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */3 P) W. o& y1 u# B
- do, |( \) Q j( L5 w. @# R
- {
6 p4 B y' ?8 ?% K - HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;/ T! O- C8 H% ~- X
- StartUpCounter++; * f$ i' N* C+ L. Z0 [9 N
- } while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));# J7 L/ `! O8 P/ _8 `. ]
- 0 O7 A, V' Q3 V: z8 p5 z$ d; |
- if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)$ u. N/ U- [) }2 X; V
- {1 l( v# X7 d( f4 _- m% a
- HSEStatus = (uint32_t)0x01;
' _: }5 p8 o' ] - }/ F# j. X0 x% ]. @, B3 Q: B
- else" M7 j8 ?$ c+ k, c, L! o
- {9 n% q% n9 }" B9 H
- HSEStatus = (uint32_t)0x00;
) z2 F2 l; i% i$ i' f; x - }
t. m0 S2 E, Z3 @
4 L( o6 F! d6 Q/ }% `2 v" y- if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)8 U1 r7 ?* f! g; y( J; Q6 r9 _5 I
- {
; t$ ]9 X* r; J5 }8 i* j) E - /* Enable Prefetch Buffer */$ n/ W# n# `2 }7 ]* Z7 A$ s
- FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;1 ^2 P6 p3 K; h3 E1 a! ~
: E; b! n& }3 g) s. C- /* Flash 2 wait state */" V# [) v: h& w
- FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);! v, S- m# w! k8 K$ Y h! B
- FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_2;
/ b! J6 }+ ?& ~4 @ v6 W
; p) z( s9 H; [2 P- ! ]7 i$ C/ O, U) E, Q/ Q
- /* HCLK = SYSCLK */& q" T# F- ~8 E: J8 [# v% q' ~8 u6 H! i
- RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;3 Y" {: i8 I, b+ T9 } e
-
& E9 Z) O* E4 D - /* PCLK2 = HCLK */
! q/ q; o6 o j0 ]2 i - RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
; i$ R; y- e/ |5 q1 G& v% q - 1 O4 e" X/ s, N/ d- C( z9 L, ]" M
- /* PCLK1 = HCLK */; H- m v; ^9 O% A
- RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;3 Y9 k g7 P/ Q" }' \
3 G2 Q0 `/ O! k( Q0 w, N* p- #ifdef STM32F10X_CL
1 V& K4 ]/ _5 e, w: S2 d - // .../ P9 |1 }- I7 _$ x- a% {
- #else % f) t4 N, Q# B* E, L1 P% k# W
- /* PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */
: A. e- K# F2 W+ `* Z - RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |. ~5 x4 n2 _7 R$ z& y1 Z/ {$ u
- RCC_CFGR_PLLMULL));
7 F) E9 W" v& }5 I0 J# f - RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL6); // 12
8 `- r% m7 X/ e1 H% W - #endif /* STM32F10X_CL */, p' t% K$ p" l/ \7 L* U
- 8 o2 n/ B4 z" P3 q
- /* Enable PLL */
4 j. P! x- v( F& X1 G: ? - RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;4 K; F$ G0 |+ I* g, F
- 3 i9 z) | X w# l2 k v
- /* Wait till PLL is ready */7 I9 g/ j$ k7 A% g2 r" R7 n ?
- while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)
/ }% n' a" W4 I6 |) s2 g$ Q3 ~ - {0 b: \5 k+ J# i) i- r" d* f, P
- }
% L6 y6 p, ~9 t1 n7 } F7 k: M -
, `' T. e9 O C, F1 d8 P6 ~' l" v - /* Select PLL as system clock source */* ^3 @- V& Y+ Z! i5 u# L$ ^4 x& U9 v/ e
- RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
0 e, c5 O5 b1 ?- J } - RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;
6 X7 o0 ` n% H+ o$ y x$ Y" b
8 ~7 y- u- x8 h- /* Wait till PLL is used as system clock source */+ `4 {! v; T/ h6 W7 f9 C5 Z
- while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08)
1 z* P6 O' P* q: y3 x9 h* `7 N8 ~ - {
) a7 D7 J) `# s- j1 a$ D6 A - }. Z' R- Q# W1 i. s
- }+ \2 d$ K3 o9 J( { @
- else
. h3 e3 y. {$ u7 [6 e' {& E8 T0 r - { /* If HSE fails to start-up, the application will have wrong clock ' [' l$ W, p% ?) z6 y0 C
- configuration. User can add here some code to deal with this error */5 z1 P1 N0 s8 T* D7 [8 X3 W5 Z/ C1 L+ O2 f
- }* I! j8 u$ `: d# X. Y& Q& t
- }
复制代码 5 t! P$ K$ P' k/ Q
5 w9 D Y9 T3 k2 D2 j1 Z3 . 内部RC作为时钟源5 |* H7 R- z# Q* F
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。 8 ?" A3 L* Y' V) D( l
- //开启HSI d- S- [& g; Q1 {" }7 _$ W
- RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001; ^+ j- P! Q# v5 \5 Z% v
- //选择HSI为PLL的时钟源,HSI必须2分频给PLL! ~! e7 p; {3 q% K
- RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PLLSRC_HSI_Div2; 8 `% a I9 u- \+ ^
- // 8/2 *13 = 52 8/2 *9 = 36 8/2 * 12,设置倍频" E1 D4 x: `2 H, E+ n7 s
- RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PLLMULL12;, \" a2 M. Q5 K$ N& b& ?6 T, H
- //PLL不分频+ V2 d: y" Q6 w* \4 U# W/ |4 m
- RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
: F% T+ M3 h& j - // 使能PLL
' o% r0 K4 W- u - RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
. ?4 n: O; {4 r/ i - // 等待PLL始终就绪
5 E* D$ g: P k& \- U9 z - while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0){}. J M' c& l( P0 q) e( z: p. ] @$ _
- // 选择PLL为系统时钟源8 O& b0 I# O6 z( c$ V
- RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
+ {! y. z" W- P2 C$ y - RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;
* E. }, Y0 }0 v2 E3 B l& d - // 等待PLL成功1 ^2 [2 y4 M; I+ l9 T$ u1 w% b# k
- 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& n& ]6 R( ~4 i' H: d7 y
[. q! T7 a7 r$ |: y. ~
5 [ `. r+ q/ B( V8 h
# J, p9 M4 L7 D$ F, C& {
' t. b' Q9 \& {. b% b# I
- l+ j& @5 q" t; e
+ 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+ P) P% l5 q" u5 _: ~
; s3 _* _- u5 s0 J1 h
3 ^; u: K, h4 {' o3 J5 i1 K
1 k/ G+ j# h$ R. U/ u# z5 O! u |