实际上，对于STM32F10x系列的芯片，如果使用库函数方式开发，芯片的时钟初始化函数已经写好，并且在启动文件(例如startup_stm32f10x_hd.s)中被自动调用,在进入main函数之前，系统以及外设时钟均配置完成，main程序中不需要对时钟再进行任何配置，直接编写应用程序即可。但是作为一个底层驱动玩家必须要打破砂锅问到底，看看STM32F10x系列芯片的时钟系统到底是怎么样的以及如何配置时钟，下文将着重分析STM32F10x的时钟系统以及用寄存器方式从零开始一步一步配置时钟。

  O) C' ]$ N. _6 H: a/ v一、开发环境
  H4 ]! W0 F; p; pMDK版本:V5.28
6 Z# D+ P: C( o) T* ]单片机:STM32F103RCT6
& Y9 c. O# b+ e9 E二、时钟树剖析
5 f0 O" b, s  H* k! q7 b

) J& G4 i2 L. q' Z7 i
上图就是STM32F10x的时钟树，看着十分复杂，或许有人会问，为什么STM32要把时钟设计的这么复杂？这是因为STM32的外设很多，而且不同的外设需要的时钟是不一样的，例如USB时钟一般需要48MHz，RTC时钟一般是32.768K，APB2总线上的外设最大不超过72MHz，APB1总线外设最大不超过36MHz，如何同时满足这些时钟要求呢？显然如果只设计一种时钟是不可以的，于是就有了上图中复杂的时钟系统。下面我们就来分析下上图的时钟系统。
% q  q/ z* }# D
: W" }) a( j1 z/ r6 l3 r8 Z首先可以把上图的时钟树划分为以下几个部分:

7 H. @2 ~4 s" b( f( Z/ w- X

基础时钟介绍:

2 w6 Q8 a, Z7 m5 O

+ C5 i2 z0 ?4 `+ u5 p; m- G基础时钟并不是官方提出的概念，是我个人的习惯叫法，它主要指的是HSE、LSE、HSI、LSI这四种时钟源，其主要作用如上图所示。

系统时钟的产生:

) x% H: X# i1 q

系统时钟的产生有三种方式:1>HSI内部高速时钟，一般为8MHz。 2>HSE外部高速时钟，一般为8MHz晶振。 3>PLL电路,输出频率可任意配置。其中HSI和HSE都属于基础时钟，如果使用PLL时钟作为系统时钟，PLL电路的基准输入必须是HSE或者HSI。
如果直接使用基础时钟作为系统时钟，那么系统时钟最大频率≤HSE/HSI 如果使用PLL输出时钟作为系统时钟，那么系统时钟最大频率≤72MHz
% k1 j; l. [( V3 {. W$ L
+ h: g" c5 A0 E下面就以定时器为例说明上述各个时钟之间的供需关系：

如果需要使用定时器，那么首先需要开启定时器的时钟，而定时器属于外设，因此需要系统时钟提供时钟给这个外设，对于系统时钟，有两种方式提供，一种是由基础时钟（内部或外部基础时钟源）直接提供，缺点是无法产生更高的频率，时钟源是多高的频率，系统时钟最大不会超过这个频率；第二种是由PLL电路提供，优点是能够产生各种高频稳定的时钟频率，但是也需要基础时钟提供基准信号，且一般情况下STM32F10x系列PLL输出最大不超过72MHz。
一般来说除RTC外所有的外设时钟(TIM、GPIO、DMA、USART、USB等等)必须由系统时钟提供，但某些特殊外设需要另当别论(以太网、I2S设备等)
) s+ X5 E# p, n! r9 |
在STM32时钟树中，还有很多的分频器和倍频器，通过这些分频和倍频器就能产生各种需要的频率，但是只有PLL电路才可以倍频，即产生高于输入频率的频率，例如将8MHz的HSE作为PLL基准输入，最高可以9倍频，产生72MHz的输出频率提供给系统时钟；其余的电路只能进行分频，如TIM、USART等这些外设时钟都是通过系统时钟分频而来，所以它们的最大频率不会超过系统主时钟。
8 Q6 d: @+ N0 w1 d/ u3 i: O2 K
* l1 M1 J- |4 H5 W三、时钟配置流程
: }6 ?; P& c( X- i+ e+ ]' B# @STM32F10x时钟的配置有很多种方式，如果HSE存在，那么可以使用HSE作为PLL输入，也可以不使用，还可以将HSE 128分频作为RTC时钟；当HSE不存在时，可以直接把HSI作为系统主时钟(8MHz)，也可以将HSI作为PLL的输入，但此时PLL的最大输出为64MHz。LSE存在时，可以将LSE作为RTC时钟，也可以将LSI作为RTC时钟，看门狗的时钟只能是LSI(40KHz左右)。
下面是STM32F10x系统主时钟及总线时钟配置流程：
/ G% v+ V! S; k  I
3 U1 ]" P7 `& E7 y  k# r

2 `7 E8 L1 p& @7 e7 D5 r+ p
# v. Q, u% N8 Z/ z8 E1.任意时钟倍频或者分频系数必须在该时钟未使能之前修改，例如PLL倍频系数，当PLL时钟使能后，该倍频系数数被锁定，无法修改，必须先失能PLL，再修改参数，其他时钟亦是如此。
; l6 l) n, }8 q/ ?0 D, _
. h8 Z( m' {* L0 p! ?8 m2.PLL时钟、RTC时钟、系统时钟源切换时，只有当目标时钟就绪时才会切换，否则无法切换。一旦某个时钟源被确定，除非复位，该时钟源不会被停止
2 I# ^% Z9 V: ~) p) x
, H; G5 x# Q: {- t9 a# {现根据上述流程，一步一步的进行时钟配置:
" E* @& e" @6 Z0 f尽管时钟树如此复杂，但实际上也就需要配置以下两个寄存器即可！
7 f: }- v0 h  M7 n  q/ R5 R. L

; w$ A+ v3 I! S7 L7 @. O: K' K
6 [! [  A* q6 A; z+ z' c9 A3 LHSE配置(如HSE不存在则时钟错误)
" x( x- y, s3 V% A

1. RCC->CR |= (1<<16);//使能HSE
   
2. while((RCC->CR & (1 << 17))==0);//等待HSE就绪
   
3. RCC->CR |= (1<<19);//如果外部 8-24MHz振荡器就绪，时钟监测器开启。
   ) T9 r+ z, [0 e  J  E
4. 
   0 u6 X+ c) c6 U5 t; k  z
5. //下面是HSI配置 若有需要可以加上
   8 m* U( D; [2 T( o1 E. ~% t. ]' W
6. RCC->CR |= (0x01);//使能HSI
   
7. while((RCC->CR & 0x02)==0);//等待HSI就绪

复制代码

FLASH访问配置
2 o' f, _' C  Q+ C$ x1 v& @& J4 O  M

1. FLASH->ACR | = 0x10;//FLASH启用预取缓冲区
   
2. FLASH->ACR & = 0x03;//清0低2位
   
3. FLASH->ACR |=0x02;//等待2个周期

复制代码

. E# G) G) o3 r0 N% J9 CAHB、APB时钟分频系数配置
+ t% H1 z  ?! U3 |! N) G. @# @

1. RCC->CFGR = ((0 & 0xf) << 4)|(RCC->CFGR & ~(0xf << 4));//AHB不分频 72M
   : S4 a7 J( o$ K8 _8 P
2. RCC->CFGR = ((4 & 0x7) << 8)|(RCC->CFGR & ~(0x7 << 8));//APB1 二分频 36M
   
3. RCC->CFGR = ((0 & 0x7) << 11)|(RCC->CFGR & ~(0x7 << 11));//APB2 不分频  72M

复制代码

% P) L- ]- A7 {* H3 rPLL配置

1. RCC->CFGR = ((7 & 0xf) << 18)|(RCC->CFGR & ~(0xf << 18));//PLL输出9倍频  8M*9=72M
   
2. RCC->CFGR = ((1 & 0x01) << 16)|(RCC->CFGR & ~(0x01 << 16));//PLL时钟源选择HSE
   
3. RCC->CFGR = ((0 & 0x01) << 17)|(RCC->CFGR & ~(0x01 << 17));//HSE不分频接入PLL
   * W6 ~: _' Q3 p$ ?. L
4. RCC->CR |= (1<<24);//使能PLL
   
5. while((RCC->CR & (1 << 25))==0);//等待PLL就绪

复制代码

. p! f6 z6 g9 }4 g3 D0 d系统时钟配置
" g  I4 e" V4 c. H5 C

1. RCC->CFGR = (0x02 & 0x03)|(RCC->CFGR & ~(0x03));//系统时钟源选择PLL
   
2. while((RCC->CFGR & 0x0c)!=0x08);//等待PLL作为系统时钟源就绪

复制代码

这样系统时钟就配置完成了，如果HSE接的是8MHz晶振，那么SYSCLK=AHB=APB2=72MHz，APB1=36MHz 。这里并没有开启RTC、USB等时钟，大家可以根据需要自行开启。
对系统时钟的初始化，在STM32F10x的库函数system_stm32f10x.c文件中：SystemInit函数也有类似的实现方法，大家也可以参考下。

四、备注
5 e3 G- I3 ?* o7 @& u0 m系统复位后，HSI 振荡器被选为系统时钟。

# I% d1 V7 W8 F3 U* L8 i) }1 J时钟安全系统可以通过软件被激活。一旦其被激活，时钟监测器将在 HSE 振荡器启动延迟后被使能，并在 HSE 时钟关闭后关闭。如果 HSE 时钟发生故障，此振荡器自动地被关闭，时钟失效事件将被送到高级定时器 TIM1 的断路输入端，并产生时钟安全中断 CSSI，允许软件完成营救操作。此 CSSI 中断被连接到 Cortex-M3 NMI 的中断。

如果独立看门狗已经由硬件选项或软件启动，LSI 振荡器将被强制在打开状态，并且不能被关闭。在 LSI 振荡器稳定后，时钟供应给 IWDG。

' C1 I3 m7 w$ J* A% f4 |FLASH预取缓冲器:
6 V" ]6 Z. b4 B
复位后预取缓冲器处于开启状态
6 \/ d/ y& J, R+ s7 A( R" d
只有当SYSCLK低于24MHz时才能转换预取缓冲器的开启/关闭状态。通常在系统的初始化程序中开启或关闭预取缓冲器，此时微控制器运行于内部的8MHz阻容振荡器(HSI)。
5 S5 z* C+ E( s+ R7 B
8 D9 Z8 J& M* B- ~1 @2 x" G" l5 t注意：当 AHB 时钟的预分频系数不为 ’1’ 时，必须打开预取缓冲器 (FLASH_ACR[4]=1) 。如果在系统中没有高频率的时钟，即HCLK频率较低时，闪存的访问只需半个HCLK周期(半周期的闪存访问只能在时钟频率低于8MHz时进行，使用HSI或HSE并且关闭PLL时可得到这样的频率)；在闪存访问控制寄存器中有一个控制位(FLASH_ACR[3])可以选择这种工作方式。
# X. X& j7 x" }$ y
注意：当使用了预取缓冲器和 AHB 时钟的预分频系数不为 ’1’ 时，不能使用半周期访问方式。
4 a1 ?1 A) R4 N  W; l