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【经验分享】STM32学习心得七:STM32时钟系统框图及相关函数解读

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STMCU小助手 发布时间:2021-12-4 20:04
记录一下,方便以后翻阅~' `$ g: t9 ?1 z5 o7 y# c0 E
主要内容:
" A8 V/ s3 \+ c8 ^; y! H1) 时钟系统框图解读;
, L7 E) P. z& n" F9 v2) 时钟系统配置相关函数解读。8 f/ `$ B/ A3 s# S  F3 h' U
官方资料:《STM32中文参考手册V10》第六章 复位和时钟控制 RCC
) l' z+ m3 ?4 C2 a$ A' Y1. 为什么 STM32 要有多个时钟源呢?
4 _3 a$ m* h% q  f  l- D; z因为STM32非常复杂,外设多,但并不是所有外设都需要系统时钟这么高的频率,比如看门狗及RTC只需要几十k的时钟即可。同一电路,时钟越快功耗越大,同时抗电磁干扰能力也会越弱,所以对于较为复杂的MCU一般采取多时钟源的方法来解决这些问题。
7 _( X/ c) B: R% g1 T& `8 V: ]2. 时钟系统框图解读$ F/ H2 P" R* J8 v) w1 X
- I& _1 z/ ?& j# B
20200331141029586.png
) G% W3 v, g2 F% r
1) STM32 有5个时钟源:HIS(High Speed Internal)、HSE(High Speed External)、LSI(Low Speed Internal)、LSE(Low Speed External)、PLL:1 B. W: d6 z( y: h1 D+ J0 ^
1.1 HSI是高速内部时钟,RC振荡器,频率大约为8MHz,精度不高,可作为系统时钟;
$ y& _  B2 L# l7 `1.2 HSE是高速外部时钟,可接石英/陶瓷谐振器,或接外部时钟源,频率范围为4MHz~16MHz;2 Y* i" A* N3 E( S+ S
1.3 LSI是低速内部时钟,RC振荡器,频率为40kHz,提供低功耗时钟。独立看门狗的时钟源只能是LSI,同时LSI还可以作为RTC的时钟源;
3 ?- H# J8 t- u- X  k+ P1.4 LSE是低速外部时钟,接频率为32.768kHz的石英晶体,主要作为RTC的时钟源;
7 y1 n, d& w3 ^1.5 PLL为锁相环倍频输出,其时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或HSE/2。倍频可选择为2~16倍,但其输出频率最大不得超过72MHz。4 p- @1 P9 o) s5 u# o; J
2) MCO是STM32的一个时钟输出IO(接在PA8引脚上),可选择一个时钟信号输出,(如PLL输出的2分频、HSI、HSE、或者系统时钟),这个时钟可用来给外部其他系统提供时钟源;9 [0 `/ I2 {; R; H4 A; A, _
3) RTC时钟源可选择LSI,LSE,及HSE的128分频;
. {+ f* u6 n2 O2 {4) USB的时钟来自PLL时钟源,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,可选为1.5分频或1分频,即当需要使用USB模块时,PLL必须使能,且时钟频率配置为48MHz或72MHz;
8 {1 Q! z) {& w% L9 x5) 系统时钟SYSCLK供STM32中绝大部分部件工作的时钟源。系统时钟SYSCLK可选为PLL输出、HSI或HSE。最大频率为72MHz;
& e3 k4 o7 j. A6) 其他外设的时钟来源都是SYSCLK。SYSCLK通过AHB分频器分频后送给各模块使用,包括:
  ?% l: f" E2 T: J2 s9 M6.1 AHB总线、内核、内存和DMA使用的HCLK时钟;
% T$ N- x4 w* X' m9 |2 K6.2 通过8分频后送给Cortex的系统定时器时钟,即systick;
  E* x% x2 V+ A% [5 T6.3 直接送给Cortex的空闲运行时钟FCLK;
; O$ F- E0 K9 R6.4 送给APB1分频器。APB1分频器输出一路供APB1外设使用(PCLK1,最大频率36MHz),另一路送给定时器(Timer)2、3、4倍频器使用;
! `4 P+ c: P: F, x! F& y5 j) L6.5 送给APB2分频器。APB2分频器分频输出一路供APB2外设使用(PCLK2,最大频率72MHz),另一路送给定时器(Timer)1倍频器使用。& h7 a/ G6 h, {9 I3 q& O1 Y. w7 Y+ u
7) 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、UART2、UART3等等,APB2上面连接的是高速外设包括UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、所有普通 IO 口(PA~PE)、第二功能IO口等;% I4 E" }- c7 z' W, U- d" ^
8) CSS时钟监视系统,一旦HSE失效,自动切换至SYSCLK=HIS;
, w3 t- {; h2 U% j* P9) 任何一个外设在使用之前,必须首先使能其相应的时钟;
; H. o5 {6 y+ q# d9 Z1 O+ Q10) 5个主要的时钟:; C9 w: P! N" ~/ D5 B: u8 ?
10.1 SYSCLK(系统时钟);
' C7 ]/ ^) F7 @3 F' e10.2 AHB总线时钟;' ]8 A. Y- g- v( J+ [
10.3 APB1总线时钟(低速): 速度最高36MHz;. P1 r. Y! g7 Y% G- Z  B/ O
10.4 APB2总线时钟(高速): 速度最高72MHz;
- u0 y8 E" x3 M3 L! I7 ~10.5 PLL时钟。# ^, t; p, \' L/ k7 ~8 n4 C' }' k
3. 时钟相关配置寄存器6 i. Y5 Z. Y$ _% a' {
  1. typedef struct; h2 G3 z" I& F* A& @3 `6 W
  2. {
    " r( H+ x9 |: _% y' c& N% t7 o
  3.   __IO uint32_t CR;                //HSI,HSE,CSS,PLL等的使能和就绪标志位 1 \8 H; s) Y0 Q6 G) r! V# F% X# z
  4.   __IO uint32_t CFGR;             //PLL等的时钟源选择,分频系数设定
    - O9 X* n. D$ t/ @" h& M+ l6 A& S" ^
  5.   __IO uint32_t CIR;               // 清除/使能 时钟就绪中断' s9 w2 S3 E) H# Y
  6.   __IO uint32_t APB2RSTR;        //APB2线上外设复位寄存器
    8 B' b# Z* [# v2 g' T2 r
  7.   __IO uint32_t APB1RSTR;        //APB1线上外设复位寄存器
    ( k+ b2 }$ q2 \% h' I: t8 J9 w
  8.   __IO uint32_t AHBENR;          //DMA,SDIO等时钟使能
    6 i' V! m  [% a' t6 ]& k
  9.   __IO uint32_t APB2ENR;         //APB2线上外设时钟使能
    ) x2 {5 d$ O4 `3 l0 U4 M7 l4 m+ `
  10.   __IO uint32_t APB1ENR;         //APB1线上外设时钟使能" O% Y' M; o( d. C8 D# V
  11.   __IO uint32_t BDCR;            //备份域控制寄存器! E% G) S9 \& O* q
  12.   __IO uint32_t CSR;             //控制状态寄存器, j+ G# ?" F. Y( R' f8 \+ x/ l
  13. } RCC_TypeDef;
复制代码
4. RCC相关头文件和固件库源文件* m2 B& m5 n+ m, O* T
4.1 时钟使能配置:
: l" h% N, F: ^9 f) ]RCC_LSEConfig() 、RCC_HSEConfig()、RCC_HSICmd() 、 RCC_LSICmd() 、 RCC_PLLCmd() ……5 k% {$ e* c+ @* u
4.2 时钟源相关配置:
" c" N- F/ g& v4 HRCC_PLLConfig ()、 RCC_SYSCLKConfig() 、RCC_RTCCLKConfig() …. u- t& O' }! ]! n4 H/ d1 f  N1 Y
4.3 分频系数选择配置:
$ y  G" O6 [4 w) r8 f% Y8 @RCC_HCLKConfig()' x& {: S: y2 o) S8 n* z, E
、 RCC_PCLK1Config() 、 RCC_PCLK2Config()…
. d7 \5 C7 K; c* x* M4 E4.4 外设时钟使能:7 ~* t' r- v4 \
  1. RCC_APB1PeriphClockCmd();    //APB1线上外设时钟使能
    ! t6 P6 y5 m2 i$ J: N
  2. RCC_APB2PeriphClockCmd();    //APB2线上外设时钟使能3 D3 s3 F4 S  y
  3. RCC_AHBPeriphClockCmd();     //AHB线上外设时钟使能
复制代码

: ^/ Z: `) e. `; R+ X$ ^3 A4.5 其他外设时钟配置:
9 _* `0 U6 c9 g6 Q7 B5 @& eRCC_ADCCLKConfig()、RCC_RTCCLKConfig();
$ R( y- F, t+ X  V3 t4.6 状态参数获取参数:
" t# g3 p  g' U: _RCC_GetClocksFreq()、RCC_GetSYSCLKSource()、RCC_GetFlagStatus();
& A& N! }# R) W0 L* x4.7 RCC中断相关函数:% O  e- r; ?& \, B. f6 a4 Q, {" j8 [0 d
RCC_ITConfig()、 RCC_GetITStatus() 、 RCC_ClearITPendingBit()…
1 y9 T8 @3 B0 h" B
) w6 T6 R0 K4 A; M' c0 B: T/ N! ?0 A$ r4 Q) W0 [4 y0 Q$ r
$ O1 U9 D) S5 z5 \2 u1 r- O' J
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