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STM32的时钟树 时钟信号推动单片机内各个部分执行相应的指令,时钟就像人的心跳一样。 STM32本身十分复杂,外设非常多,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,如果都用高速时钟势必造成浪费。同一个电路,时钟越快功耗越大、抗电磁干扰能力越弱。复杂的MCU采用多时钟源的方法来解决这些问题。如下图,是STM32的时钟系统框图。! l7 {# ^+ { K
HSI是高速内部时钟,RC振荡器,频率为8MHz,精度不高。 2 `4 q* b' ~- y: r 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。 + w9 E& [3 H/ M$ G$ H9 f( T LSI是低速内部时钟,RC振荡器,频率为40kHz,提供低功耗时钟。 0 a/ H+ G- \: M' b/ k4 Q LSE是低速外部时钟,接频率为32.768kHz的石英晶体。 ( d- o1 W% w* c( u0 g & W" q* l9 n) H% S 时钟树的右边红色框中,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。 * o) `* A/ S2 F0 y9 s# K% ~6 V7 w: C' K & a# m' t8 ~, \6 P* P; e( g 其中LSI、LSE是作为IWDGCLK(独立看门狗)时钟源和RTC时钟源使用。而HSI、HSE以及PLLCLK经过分频或者倍频作为系统时钟SYSCLK来使用。. J% W5 }" L3 b / [# s- _& B/ W$ T6 s 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。 配置时钟, F# Y+ d! e7 J) s% y9 t& [" e% s1 v, j& S 默认时钟 6 b2 ^7 ^: B& I4 y& v Keil编写程序是默认的时钟为72Mhz,其实是这么来的: 外部高速晶振HSE提供的8MHz(大小与电路板上的晶振相关)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。 ( k" K* |/ L" u3 a 内部RC振荡器HSI为8MHz,2分频后是4MHz,进入PLLSRC选择开关,通过PLLMUL锁相环进行倍频(最大x16)后为64MHz。 . V$ g6 ]/ P- O# B# ? USB时钟/ L- H3 m( C+ n
' O4 m- h: i; H5 t6 i 如上图,STM32的USB时钟不能超过48MHz,因此如果时钟源为72MHz,就需要进行1.5分频。 1 V! Y p# F8 ]% p9 q 7 Q/ h* {) f, r 如果时钟源为48MHZ,则进行1分频即可。* v6 f" }9 M/ v# j1 I$ t0 A; g4 d 把时钟信号输出到外部0 y6 f9 b$ d! a' P/ ~! `% j7 w
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。 ) P& B E8 H3 H7 E, n 4 X) R) F: W: V' I2 b AHB分频器6 _/ @1 }2 U1 [# z7 A6 T8 k 如时钟树图右边的部分,系统时钟通过AHB分频器给外设提供时钟。从左到右可以简单理解为:. v. J4 B7 }9 A) Y9 v, f: q' `# G 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: 9 p3 I5 f/ ~- ~3 n" u, U- Q 5 Q0 \4 D$ ?' s7 l1 O1 f 内核总线:送给AHB总线、内核、内存和DMA使用的HCLK时钟。 5 r2 N% x: R9 U* p6 h Tick定时器:通过8分频后送给Cortex的系统定时器时钟。 7 P9 s) L7 x+ N& m I2S总线:直接送给Cortex的空闲运行时钟FCLK。 ( n+ \4 w4 R# q2 Y % y) c Q& B P ?/ B, R7 G APB1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。 " R) b- J& W# x) Q4 q, ]! L6 V APB2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。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。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。 * [( o+ R4 r9 n $ i! v# z; D5 F0 x5 x$ U1 l6 k( W APB1和APB2的对应外设
F1系列中,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。 : f# m/ E0 X9 q! J. }- Y- } * {4 e" F' \; i% \1 i1 [ 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。% m3 P8 q$ O6 E2 o! \& a# M 具体可以在stm32f10x_rcc.h中查看外设挂在哪个时钟下。; ?9 p6 p& V4 ~/ v* L @5 G: ~ 2 G" x5 ~0 w, Z0 N% n. h6 S, X6 S 时钟监视系统(CSS)
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