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【经验分享】STM32F4时钟注意事项

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STMCU小助手 发布时间:2021-10-13 14:41
花了近一个小时的时间,终于把STM32的时钟树图过了一遍,话不多说,先总结,再详细展开。时钟系统是什么,就像是人的脉搏一样,主要理解以下的几个概念。
4 \, E# o+ Q/ E0 o, C+ j% \5 G* o4 D+ l
RC震荡源:即RC电路,全称Resistance-Capacitance Circuits。一个 相移电路(RC电路)或称 RC滤波器、 RC网络, 是一个包含利用电压源、电流源驱使电阻器、电容器运作的电路。有RC串联电路,RC并联电路和RC串并联电路组成,可作为不精准时钟使用。(例如:看门狗时钟)* W9 H' p: L5 m3 X$ E! Y

: K' w7 Q" W2 v, i9 v时钟使能:简而言之,就是让时钟开始进行工作,即为使能。图中为半圆形6 n- G: {' c3 t  O: O
选择器:用于选择时钟来源,如选择LSE,HSE,LSI图中描述为梯形结构。
# y: L5 }: O/ ^4 g
: j7 \; v5 |3 j0 b% nRTC:实时时钟(Real-Time Clock)是PC主板上的晶振及相关电路组成的时钟电路的生成脉冲,RTC经过8254电路的变频产生一个频率较低一点的OS(系统)时钟TSC,系统时钟每一个cpu周期加一,每次系统时钟在系统初起时通过RTC初始化。8254本身工作也需要有自己的驱动时钟(PIT)
; m3 V+ ~! [  g# U% l3 x8 C8 w" R- g9 t  [, b* ~! p
分频器:进行除法运算7 z2 Q+ ^2 u8 b; W4 [1 [1 i# E
倍频器:进行乘法运算
4 X4 L0 \7 i; q1 A/ _- }/ E5 L- I+ Y' `$ B& T" E: g' z
PLL(Phase Locked Loop): 为锁相回路或锁相环,用来统一整合时脉讯号,使高频器件正常工作,如内存的存取资料等。PLL用于振荡器中的反馈技术。 许多电子设备要正常工作,通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步。一般的晶振由于工艺与成本原因,做不到很高的频率,而在需要高频应用时,有相应的器件VCO,实现转成高频,但并不稳定,故利用锁相环路就可以实现稳定且高频的时脉冲讯号。/ l8 F& }: w6 l% j7 H- e& v4 B9 N
2 R1 P- c) C; J
时钟源:HSI、HSE、LSI、LSE、PLL共5个。5 v* m7 W6 R& T4 J7 f, C: I# I
+ {/ z: ~9 C9 o, w" f1 M
①、HSI(high speed inner)是高速内部时钟,RC振荡器,频率为16MHz,精度不高。可以直接作为系统时钟或者用作PLL时钟输入。- k& g. H+ `( K/ \) J
②、HSE(high speed outer)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~26MHz。  我所用的开版是10MHZ的晶振,经过倍频可以达到168MHZ。 
: g' a/ k( x9 r8 {( T2 o ③、LSI(low speed inner)是低速内部时钟,RC振荡器,频率为32kHz,提供低功耗时钟。主要供独立看门狗和自动唤醒单元使用。看门狗对时钟精度要求不高!( M$ `1 U3 ?$ I: j. _- [% K3 ?0 M/ P
④、LSE(low speed )是低速外部时钟,接频率为32.768kHz的石英晶体。RTC  ,这个是比较精准的时钟。 
. B3 j& l- Q( u⑤、PLL为锁相环倍频输出。STM32F4有两个PLL:: e  ~: }  u1 t: \
15.png
主PLL(PLL)由HSE或者HSI提供时钟信号,并具有两个不同的输出时钟。$ f! B" N  ~& [+ v1 P# n

  U( T8 i* n' R$ ~% j* A* Q第一个输出PLLP用于生成高速的系统时钟(最高168MHz) 上边哪一个是主的
- v* n7 L& ^" p0 K8 `

! W( Y8 @; f4 |: Y第二个输出PLLQ用于生成USB OTG FS的时钟(48MHz),随机数发生器的时钟和SDIO时钟。 下面哪一个是次的' o6 a3 _2 Y4 Q  ?: j  D$ G/ O

2 ~1 g3 e' `  v6 N; l专用PLL(PLLI2S)用于生成精确时钟,从而在I2S(I方S)接口实现高品质音频性能。* ?5 E( |+ D6 c0 ~7 w
16.png
系统时钟SYSCLK:& ]2 x8 f6 f, t
% b/ R) C) t3 s  j: I
①、HSI振荡器时钟
3 A4 a  x) J6 }* d4 G1 S* z②、HSE振荡器时钟& u1 ^$ Z6 d  h; m. A
③、PLL时钟
- a8 ]* q$ X+ ?) M
; }* T, O% ^# M1 p  b重点 PLL时钟计算:
: K, }: S2 e) Z4 y  K

, f: V) a  @' U  c2 n: G! I0 S输入 f=HSE' ?4 X5 v7 K8 u6 J
PLL=(f*N)/(P*M);4 F3 f% K) }0 ?# F$ t" v+ `( I

5 w6 y2 y& c% i! a# e) U例如:PLL=8MHz*N/(M*P)=8MHz*336/(8*2)=168MHz1 J6 z3 X5 p) m, L5 J8 V$ `# T

; I3 N+ V  |5 `. X% u3 a& h# i+ P系统时钟
% F+ m4 j1 _  b1 H以太网时钟5 P+ M1 r( S2 K# k. O
, B  L2 O' s( U) ]3 e
AHB  (APB,HCLK。Cortex时钟)
: l! b) Y, Z) E  q& A8 ?4 a% B
# c9 e; W* E; z最后上张图' r; Y% L; l2 y0 T
17.png

7 p! M" ]* A5 t4 z3 y- K& M5 t任何外设使用前必须使能相关时钟!!!' k2 L* ^, X* `* P# v% `
任何外设使用前必须使能相关时钟!!!7 F1 Z0 f) i2 \9 T9 M$ v8 m
任何外设使用前必须使能相关时钟!!!# }& Y8 _# k9 m: l2 I6 b
9 G- k/ @. {! f% {) Z6 y8 q9 [: j

3 ~4 F" S0 J( A" X5 q( F
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