1 什么是时钟
5 v+ ^, g8 \+ H' F3 h3 Z

时钟是单片机运行的基础，时钟信号推动单片机内各个部分执行相应的指令。时钟系统就是CPU的脉搏，决定cpu速率，像人的心跳一样 只有有了心跳，人才能做其他的事情，而单片机有了时钟，才能够运行执行指令，才能够做其他的处理 (点灯，串口，ADC)，时钟的重要性不言而喻。

% [1 u2 f7 C& o6 {6 J, K1 |  P7 M

为什么 STM32 要有多个时钟源呢？

STM32本身十分复杂，外设非常多  但我们实际使用的时候只会用到有限的几个外设，使用任何外设都需要时钟才能启动，但并不是所有的外设都需要系统时钟那么高的频率，为了兼容不同速度的设备，有些高速，有些低速，如果都用高速时钟，势必造成浪费   并且，同一个电路，时钟越快功耗越快，同时抗电磁干扰能力也就越弱，所以较为复杂的MCU都是采用多时钟源的方法来解决这些问题。所以便有了STM32的时钟系统和时钟树

' y7 p9 J( F8 V0 z) T' g& n: m1 e总括：

• STM32时钟系统主要的目的就是给相对独立的外设模块提供时钟，也是为了降低整个芯片的耗能。
• 系统时钟，是处理器运行时间基准（每一条机器指令一个时钟周期）
• 时钟是单片机运行的基础，时钟信号推动单片机内各个部分执行相应的指令。
• 一个单片机内提供多个不同的系统时钟，可以适应更多的应用场合。
• 不同的功能模块会有不同的时钟上限，因此提供不同的时钟，也能在一个单片机内放置更多的功能模块。
  对不同模块的时钟增加开启和关闭功能，可以降低单片机的功耗
• STM32为了低功耗，他将所有的外设时钟都设置为disable(不使能)，用到什么外设，只要打开对应外设的时钟就可以， 其他的没用到的可以还是disable(不使能)，这样耗能就会减少。  这就是为什么不管你配置什么功能都需要先打开对应的时钟的原因
  # {4 Y) S! V6 ^9 |* A  L4 ]

; ?3 G( ^0 F' f8 m- sSTM32的时钟系统框图
- ]7 U* z% \' M8 ~1 I3 R  d% p
; J6 [# |/ B4 Z7 h5 y

8 }' \; |3 Z& g5 {) Q, L' E8 o

乍一看很吓人，但其实很好理解，我们看系统时钟SYSCLK 的左边  系统时钟有很多种选择，而左边的部分就是设置系统时钟使用那个时钟源，   

系统时钟SYSCLK 的右边，则是系统时钟通过AHB预分频器，给相对应的外设设置相对应的时钟频率

从左到右可以简单理解为  各个时钟源--->系统时钟来源的设置--->各个外设时钟的设置

时钟系统1各个时钟源    (左边的部分)

STM32 有4个独立时钟源:HSI、HSE、LSI、LSE。
①、HSI是高速内部时钟，RC振荡器，频率为8MHz，精度不高。
②、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。
4 V1 |. o  I  N( `! Q1 r8 }③、LSI是低速内部时钟，RC振荡器，频率为40kHz，提供低功耗时钟。　
④、LSE是低速外部时钟，接频率为32.768kHz的石英晶体。

其中LSI是作为IWDGCLK(独立看门狗)时钟源和RTC时钟源 而独立使用

而HSI高速内部时钟 HSE高速外部时钟 PLL锁相环时钟  这三个经过分频或者倍频 作为系统时钟来使用

/ F, U( u$ a; U4 ]

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。  通过倍频之后作为系统时钟的时钟源

# N8 C! p+ `* U

举个例子：Keil编写程序是默认的时钟为72Mhz，其实是这么来的：外部晶振(HSE)提供的8MHz（与电路板上的晶振的相关）通过PLLXTPRE分频器后，进入PLLSRC选择开关，进而通过PLLMUL锁相环进行倍频（x9）后，为系统提供72MHz的系统时钟（SYSCLK）。之后是AHB预分频器对时钟信号进行分频，然后为低速外设提供时钟。

或者内部RC振荡器(HSI) 为8MHz  /2 为4MHz 进入PLLSRC选择开关，通过PLLMUL锁相环进行倍频（x18）后 为72MHz

PS:  网上有很多人说是5个时钟源，这种说法有点问题，学习之后就会发现PLL并不是自己产生的时钟源，而是通过其他三个时钟源倍频得到的时钟

$ p. C# e1 @+ |2 R3 p2 系统时钟SYSCLK
) p& Y- D8 X" W9 D4 Y+ R7 X
* C4 p) I2 W8 d- ?

系统时钟SYSCLK可来源于三个时钟源：
①、HSI振荡器时钟
②、HSE振荡器时钟
③、PLL时钟
最大为72Mhz

, q; k" r; ~% ]5 l7 o% H0 C* t
3 USB时钟

# @$ D$ X- O2 G4 o9 {0 A  ?

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（唯一的），，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

- p/ S) D2 ]2 u

4 把时钟信号输出到外部
" k& `; w$ R) q7 k
3 [8 ^+ o7 S* u5 Q3 |

STM32可以选择一个时钟信号输出到MCO脚(PA8)上，可以选择为PLL输出的2分频、HSI、HSE、或者系统时钟。可以把时钟信号输出供外部使用

5 系统时钟通过AHB分频器给外设提供时钟(右边的部分)  重点
3 d" ?9 [/ ^5 v7 U# f$ @+ U
4 A0 @4 _0 X6 X/ J# ?

从左到右可以简单理解为  系统时钟--->AHB分频器--->各个外设分频倍频器 --->   外设时钟的设置

右边部分为：系统时钟SYSCLK通过AHB分频器分频后送给各模块使用，AHB分频器可选择1、2、4、8、16、64、128、256、512分频。其中AHB分频器输出的时钟送给5大模块使用：
# s* R$ }- |* V+ e* m+ R# w' Q* T5 l
8 z) p" Q5 \- P% S- J/ s　①内核总线：送给AHB总线、内核、内存和DMA使用的HCLK时钟。

$ k) T" x7 U; g. @. H( V5 K　②Tick定时器：通过8分频后送给Cortex的系统定时器时钟。

　③I2S总线：直接送给Cortex的空闲运行时钟FCLK。
" T6 U/ \7 i/ t, c0 T4 X$ O2 X
　④APB1外设：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)，另一路送给通用定时器使用。该倍频器可选择1或者2倍频，时钟输出供定时器2-7使用。

% `, I( P. Y8 v0 i" L　⑤APB2外设：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)，另一路送给高级定时器。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。

) R- s4 ?* q0 U8 q

另外，APB2分频器还有一路输出供ADC分频器使用，分频后送给ADC模块使用。ADC分频器可选择为2、4、6、8分频。

$ n1 W/ R; E3 ^: M1 E

需要注意的是，如果 APB 预分频器分频系数是 1，则定时器时钟频率 (TIMxCLK) 为 PCLKx。否则，定      时器时钟频率将为 APB 域的频率的两倍：TIMxCLK = 2xPCLKx。

( e3 z' d6 u3 u  c) P' yAPB1和APB2的对应外设F1系列
1 V% z5 b% G+ r1 _$ q
5 ?: K1 `! b* m1 |5 S7 B

/ H" s9 l* V1 a

APB1上面连接的是低速外设，包括电源接口、备份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、USART2、USART3、UART4、UART5、SPI2、SP3等；

而APB2上面连接的是高速外设，包括UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、ADC3、所有的普通I/O口（PA-PE）、第二功能I/O（AFIO）口等。

F4系列

这个和F1系列类似，我们就举几个特殊的

3 J5 ?( K9 W& R1 j0 q* b5 g

APB2总线：高级定时器timer1, timer8以及通用定时器timer9, timer10, timer11   UTART1,USART6

APB1总线：通用定时器timer2~timer5，通用定时器timer12~timer14以及基本定时器timer6,timer7  UTART2~UTART5

F4系列的系统时钟频率最高能到168M

具体  可以在 stm32f10x_rcc.h  和stm32f40x_rcc.h   中查看

或者通过 STM32参考手册搜索“系统架构”或者“系统结构”  查看外设挂在哪个时钟下，

RCC相关寄存器：

这里我们以F1系列为例

1. 
   
2. RCC 寄存器结构，RCC_TypeDeff，在文件“stm32f10x.h”中定义如下：
   , ]  i) E/ g4 q1 z; ]0 ]& b
3. 
   ( [3 ?8 A0 r4 P& z4 Y& s& W
4. 1059行->1081行。：  
   ; x6 q& M$ R1 \# h# Z3 j, m1 b% C  v
5. typedef struct  
   
6. {  
   7 |  i9 g" j& X* X1 d# W
7. vu32 CR;                  //HSI,HSE,CSS,PLL等的使能  
   ) [8 K8 P6 O- O5 U' d0 K) n2 L( D. h
8. vu32 CFGR;              //PLL等的时钟源选择以及分频系数设定
   
9. vu32 CIR;                // 清除/使能 时钟就绪中断
   " _) i" t9 n0 M# ~& G7 N8 i
10. vu32 APB2RSTR;      //APB2线上外设复位寄存器
    
11. vu32 APB1RSTR;      //APB1线上外设复位寄存器
    + i! V$ b1 S  a; }; Z* h" E
12. vu32 AHBENR;         //DMA，SDIO等时钟使能
    
13. vu32 APB2ENR;       //APB2线上外设时钟使能
    
14. vu32 APB1ENR;      //APB1线上外设时钟使能
    
15. vu32 BDCR;           //备份域控制寄存器
    
16. vu32 CSR;            
    3 v& q& J( t. M5 }9 q( O, D
17. } RCC_TypeDef;

复制代码

, A& V( T$ n& c

可以对上上面的时钟框图和RCC寄存器来学习，对STM32的时钟系统有个大概的了解   其实也就是我们上面介绍的流程，理解了自然也就能写出来

; k# ?/ C9 A1 p, T. h- v  S: LRCC初始化：

这里我们使用HSE(外部时钟），正常使用的时候也都是使用外部时钟

使用HSE时钟，程序设置时钟参数流程：

1、将RCC寄存器重新设置为默认值   RCC_DeInit;
) }9 c: l; C6 I! |. H2、打开外部高速时钟晶振HSE       RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
7 J) M0 Y  O6 A* q- A) u, P3、等待外部高速时钟晶振工作      HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
4、设置AHB时钟         RCC_HCLKConfig;
5、设置高速AHB时钟     RCC_PCLK2Config;
6、设置低速速AHB时钟   RCC_PCLK1Config;
3 o2 V8 n# C. \: R6 u+ ?7、设置PLL              RCC_PLLConfig;
8、打开PLL              RCC_PLLCmd(ENABLE);
9、等待PLL工作          while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
10、设置系统时钟        RCC_SYSCLKConfig;
11、判断是否PLL是系统时钟     while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
/ @- k; Y( k5 w$ i( ^. M3 K12、打开要使用的外设时钟      RCC_APB2PeriphClockCmd()/RCC_APB1PeriphClockCmd()

代码实现：

对RCC的配置函数(使用外部8MHz晶振)  

系统时钟72MHz，APH 72MHz，APB2 72MHz，APB1 32MHz，USB 48MHz TIMCLK=72M

1. 
   
2. void RCC_Configuration(void)
   
3. {
   
4.         //----------使用外部RC晶振-----------
   
5.         RCC_DeInit();                        //初始化为缺省值
   
6.         RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);        //使能外部的高速时钟
   4 ^, Q# F& i% M; D6 V2 u
7.         while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_HSERDY) == RESET);        //等待外部高速时钟使能就绪
   
8.         
   
9.         FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);        //Enable Prefetch Buffer
   
10.         FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);                //Flash 2 wait state
    
11.         
    
12.         RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);                //HCLK = SYSCLK
    
13.         RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);                        //PCLK2 =  HCLK
    
14.         RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);                        //PCLK1 = HCLK/2
    9 ~% w/ L% w' U0 C8 y) |
15.         RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1,RCC_PLLMul_9);        //PLLCLK = 8MHZ * 9 =72MHZ
    
16.         RCC_PLLCmd(ENABLE);                        //Enable PLLCLK
    
17. 
    6 F2 n( T6 s. }, T) k
18.         while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);        //Wait till PLLCLK is ready
    
19.     RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);        //Select PLL as system clock
    ' j/ }4 T! C, e" H; Z# Z# u
20.         while(RCC_GetSYSCLKSource()!=0x08);                //Wait till PLL is used as system clock source
    4 ^3 @' r: B5 h# }: L4 K; j* C0 B4 B
21.         
    
22.         //---------打开相应外设时钟--------------------
    
23.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);        //使能APB2外设的GPIOA的时钟                 
    * p1 f9 k+ k9 e) g/ }& ^
24. }

复制代码

也就是我们时钟树框图从左到右的配置，

时钟监视系统（CSS）

STM32还提供了一个时钟监视系统（CSS），用于监视高速外部时钟（HSE）的工作状态。倘若HSE失效，会自动切换（高速内部时钟）HSI作为系统时钟的输入，保证系统的正常运行。

# d! C# W, k1 A# Z) P3 \! U

: G  D8 a4 A. x) a5 z

学习了，谢谢分享！

介绍得很清楚！