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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~7 U/ {# z8 W* u9 X
主要内容:5 S  ?3 E; ]3 K5 b
1) 时钟系统框图解读;# l5 \) M! Q% `, w
2) 时钟系统配置相关函数解读。
) w& f' G$ x! m4 f. n+ j+ x9 i1 @官方资料:《STM32中文参考手册V10》第六章 复位和时钟控制 RCC
' Q" w' d" u9 Q: }! [2 A1. 为什么 STM32 要有多个时钟源呢?
& u% u$ J$ Z8 q4 }# F2 f% D8 [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。
/ D, D& m$ p0 l; J$ w$ e5 r2. 时钟系统框图解读* y2 \1 w$ M8 v2 ~

, ]" O( e* X7 H4 c& c7 [) o
20200331141029586.png

- f. l/ {# d8 H' j  r& h1) STM32 有5个时钟源:HIS(High Speed Internal)、HSE(High Speed External)、LSI(Low Speed Internal)、LSE(Low Speed External)、PLL:2 M! r. L8 i+ L$ |; i+ L6 |! N$ k7 x' k
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;
0 F. @: Y5 v4 y7 H, @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;
# V  O+ A0 f5 b, D8 j- h. C# u" I1.3 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;
: W* n7 U; h) o5 P* o9 h1.4 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;6 a8 r/ S4 M0 `5 a9 T* D5 b
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。: F) g2 I& V; O/ o) X0 p
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;, x+ l( j% e' s* H$ P$ \! i
3) RTC时钟源可选择LSI,LSE,及HSE的128分频;
8 _  \% m; p$ `. S* m7 e4) 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;
7 ^* o5 P6 E5 l  V5) 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;  \* S& j! C5 W# @8 z; X
6) 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:9 [" K0 d% u+ I* x2 e) L# i
6.1 AHB总线、内核、内存和DMA使用的HCLK时钟;
, I4 e# i; R5 ~- `5 @/ ]6.2 通过8分频后送给Cortex的系统定时器时钟,即systick;
* O; ]( b1 U* D: n  Y/ {! M6.3 直接送给Cortex的空闲运行时钟FCLK;  R3 }9 S1 [" W" L
6.4 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;
9 ^( }& p1 Q1 F+ D( D6.5 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。
! k$ R* g, x/ n7 f- O0 T. \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;! U- l5 x. G& p/ U
8) CSS时钟监视系统,一旦HSE失效,自动切换至SYSCLK=HIS;
; x) D3 Z' m4 ^$ D9) 任何一个外设在使用之前,必须首先使能其相应的时钟;/ ~4 K" f+ H0 ?
10) 5个主要的时钟:2 h4 q+ x( ?: ~* [) y" F  @
10.1 SYSCLK(系统时钟);
  S( E1 Q2 P" L/ c7 i# l10.2 AHB总线时钟;6 V8 Y! R8 L& W$ e' D& S; `7 M
10.3 APB1总线时钟(低速): 速度最高36MHz;
* V) _* F3 i! G) y: \. k5 t10.4 APB2总线时钟(高速): 速度最高72MHz;
+ U- T; x! K* S% r8 x$ ~' Y10.5 PLL时钟。$ C6 ^4 x" t$ ~- Q% m6 s
3. 时钟相关配置寄存器
2 e% ~6 U; T: b  |2 i6 c1 X
  1. typedef struct
      S- i# v; Q) ^& R7 x6 D9 O! h
  2. {( ?9 a- [$ X$ G0 E% \
  3.   __IO uint32_t CR;                //HSI,HSE,CSS,PLL等的使能和就绪标志位
    , Y" F  t0 |+ X/ z
  4.   __IO uint32_t CFGR;             //PLL等的时钟源选择,分频系数设定3 h  Y% a$ Q0 N. Q7 V
  5.   __IO uint32_t CIR;               // 清除/使能 时钟就绪中断
    4 `2 i" U2 P- L$ M' {
  6.   __IO uint32_t APB2RSTR;        //APB2线上外设复位寄存器# O& b3 w0 A/ z6 h0 }/ }  I3 i0 o
  7.   __IO uint32_t APB1RSTR;        //APB1线上外设复位寄存器. w; V0 U- i2 H3 b4 j- u
  8.   __IO uint32_t AHBENR;          //DMA,SDIO等时钟使能 % ?, h  T8 @- u: C7 F
  9.   __IO uint32_t APB2ENR;         //APB2线上外设时钟使能
    2 p) f2 b/ ^' L/ ^4 B7 a
  10.   __IO uint32_t APB1ENR;         //APB1线上外设时钟使能/ C- P; ?% [, e2 a- Z+ F
  11.   __IO uint32_t BDCR;            //备份域控制寄存器
    2 d: u. S' @; K0 T  A* C6 D
  12.   __IO uint32_t CSR;             //控制状态寄存器
    " w& ?9 Y2 C7 {/ k
  13. } RCC_TypeDef;
复制代码
4. RCC相关头文件和固件库源文件7 c( S5 O, h% D$ z8 n( [; W
4.1 时钟使能配置:
. g8 F+ I8 w) i+ G4 t, X7 N% lRCC_LSEConfig() 、RCC_HSEConfig()、RCC_HSICmd() 、 RCC_LSICmd() 、 RCC_PLLCmd() ……, q" v8 [- x7 J5 U$ r
4.2 时钟源相关配置:
! ]) X  t! v8 t+ F; ]* x. cRCC_PLLConfig ()、 RCC_SYSCLKConfig() 、RCC_RTCCLKConfig() …: k3 \8 s0 F6 ^# w
4.3 分频系数选择配置:
$ G2 j5 B# O- g/ {6 D2 \* vRCC_HCLKConfig()
1 b# h8 W" Z/ P- L、 RCC_PCLK1Config() 、 RCC_PCLK2Config()…! t- `) w/ Q& x' m- W
4.4 外设时钟使能:
' V' b8 b8 `- Y5 `. i; q
  1. RCC_APB1PeriphClockCmd();    //APB1线上外设时钟使能9 V; {; \! e0 b3 E2 u
  2. RCC_APB2PeriphClockCmd();    //APB2线上外设时钟使能, X. a, u5 S0 y4 Y1 x: Q6 M
  3. RCC_AHBPeriphClockCmd();     //AHB线上外设时钟使能
复制代码

; `, v, S9 R0 N6 J4.5 其他外设时钟配置:) R* q5 D  ^6 s' @
RCC_ADCCLKConfig()、RCC_RTCCLKConfig();# z' F& v0 L) G- p
4.6 状态参数获取参数:- L2 X4 t- h( k$ L5 z% @
RCC_GetClocksFreq()、RCC_GetSYSCLKSource()、RCC_GetFlagStatus();
! @& `/ y3 m# O7 d* N  j4.7 RCC中断相关函数:. J) \7 J4 B0 M: ^
RCC_ITConfig()、 RCC_GetITStatus() 、 RCC_ClearITPendingBit()…
/ P3 `: \9 C+ e( r& N* O7 P( l8 h
; G& b" U2 Y: M/ B7 U( g

$ Z% `" T* E8 q0 Z% r
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