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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~8 k* [3 E# M1 S) o# O/ f
主要内容:
/ r) }1 M! l/ I1) 时钟系统框图解读;) D  g( B; Z9 i" Z  q4 M) |) m
2) 时钟系统配置相关函数解读。
& @6 L5 c4 r/ b- K  O9 I官方资料:《STM32中文参考手册V10》第六章 复位和时钟控制 RCC# j9 y! h$ F, S) a5 w, T/ N% f
1. 为什么 STM32 要有多个时钟源呢?, a& y0 P( }' Q2 S6 e* e
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。# e) b- {" E) l) M4 R  S, D
2. 时钟系统框图解读
% l. m0 A6 h0 E0 k& @
2 j4 Z0 F5 }" ~
20200331141029586.png
; M; B: Z2 V9 k
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:2 t- m; H; g* d% t0 x
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;% w% S& e) {3 n7 x/ ^
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;8 Y- U& a7 a: d9 z
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;
# s2 h- @& o+ m+ Q8 S, M1.4 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;
4 q; l# a+ K. l& t  p1.5 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。
* B1 ?, h1 _: Y& {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;
4 G0 P- L1 w  ~9 s5 N$ d3 A2 q. y3 _3) RTC时钟源可选择LSI,LSE,及HSE的128分频;! [6 |8 T3 w2 V# x0 t# y8 v% g# N
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;
5 p, _$ L! c" `! d0 R. c5) 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;) u0 @8 ?( P7 [+ `( T" T
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:4 R: e2 o! ~( G
6.1 AHB总线、内核、内存和DMA使用的HCLK时钟;( }' @6 U! |  |
6.2 通过8分频后送给Cortex的系统定时器时钟,即systick;) ^' F5 u6 I. c& N7 ?" D
6.3 直接送给Cortex的空闲运行时钟FCLK;
/ H; i) X! l$ u7 ^& F5 u5 I6.4 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;
* U5 v% t* |5 q1 \& b6.5 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。
2 Z! ?& ?: P$ b- n7) 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;
2 M  ~6 Q; B9 f6 s8) CSS时钟监视系统,一旦HSE失效,自动切换至SYSCLK=HIS;9 l, T" U% D6 q0 k% |2 X
9) 任何一个外设在使用之前,必须首先使能其相应的时钟;
* z$ _, p- H' C9 N! ~10) 5个主要的时钟:
0 m" J8 V8 X, F6 q1 P, d10.1 SYSCLK(系统时钟);+ f7 |6 U9 X& }& W/ x9 G
10.2 AHB总线时钟;* N# k/ V5 B7 E! `2 G2 G
10.3 APB1总线时钟(低速): 速度最高36MHz;
# d( w& G5 B1 N7 z+ k# E10.4 APB2总线时钟(高速): 速度最高72MHz;
/ l0 ^6 F* d& Z, D% n+ |3 S10.5 PLL时钟。- z, @$ x# p& m2 D
3. 时钟相关配置寄存器' I$ Y! A9 L/ n+ B- S
  1. typedef struct8 A7 r7 i, U0 I; K- }6 g8 e
  2. {
    / x" `+ e9 O, s3 C. _3 C. y
  3.   __IO uint32_t CR;                //HSI,HSE,CSS,PLL等的使能和就绪标志位
    # u7 T( _7 |+ O6 ^0 D2 O/ ~0 F5 _
  4.   __IO uint32_t CFGR;             //PLL等的时钟源选择,分频系数设定, g' ~$ N! l+ s8 q0 d% p& E+ i
  5.   __IO uint32_t CIR;               // 清除/使能 时钟就绪中断$ {/ B9 `* @% ^. S
  6.   __IO uint32_t APB2RSTR;        //APB2线上外设复位寄存器7 g0 N6 w% w: E! M8 g* P  d% [# C
  7.   __IO uint32_t APB1RSTR;        //APB1线上外设复位寄存器$ V4 x9 K. J9 j3 a% i
  8.   __IO uint32_t AHBENR;          //DMA,SDIO等时钟使能
    6 W7 Y& ~+ h/ j& ^+ S  W9 [; S
  9.   __IO uint32_t APB2ENR;         //APB2线上外设时钟使能 6 H1 W2 m4 y& `% k. c
  10.   __IO uint32_t APB1ENR;         //APB1线上外设时钟使能5 T9 [4 k# O" f' c+ |# j$ F5 P
  11.   __IO uint32_t BDCR;            //备份域控制寄存器  ?  [' w. i9 ^% O2 C
  12.   __IO uint32_t CSR;             //控制状态寄存器' F% ]% v/ V  j3 t
  13. } RCC_TypeDef;
复制代码
4. RCC相关头文件和固件库源文件* f# E4 B3 \8 ~0 p6 q
4.1 时钟使能配置:
  B$ _) _4 z0 j0 |+ f; D7 y2 _) PRCC_LSEConfig() 、RCC_HSEConfig()、RCC_HSICmd() 、 RCC_LSICmd() 、 RCC_PLLCmd() ……
+ V) C2 T% m7 m; Z- ^, l$ \4.2 时钟源相关配置:2 _1 n% \% w9 X
RCC_PLLConfig ()、 RCC_SYSCLKConfig() 、RCC_RTCCLKConfig() …
9 |" U0 |5 ]' F  L( @  S% _" G4.3 分频系数选择配置:. K% V1 ^' ?! A- O
RCC_HCLKConfig()9 d& D! w) I: @3 r
、 RCC_PCLK1Config() 、 RCC_PCLK2Config()…% W7 O2 U" Z( E; c/ ]- r, N- E$ b
4.4 外设时钟使能:
/ e3 ?3 E( t- u& Z8 h7 R; B
  1. RCC_APB1PeriphClockCmd();    //APB1线上外设时钟使能
    5 b1 m. l  s# \: F5 b2 k/ g% \
  2. RCC_APB2PeriphClockCmd();    //APB2线上外设时钟使能. A1 z9 }( l/ Q, T
  3. RCC_AHBPeriphClockCmd();     //AHB线上外设时钟使能
复制代码
% V# m1 w2 w- i8 c+ i6 n$ j
4.5 其他外设时钟配置:1 E) I. K% ?, ~9 J; N! [
RCC_ADCCLKConfig()、RCC_RTCCLKConfig();  K1 {' ?& Z# q( U6 a
4.6 状态参数获取参数:$ k6 P' _4 y, R! M
RCC_GetClocksFreq()、RCC_GetSYSCLKSource()、RCC_GetFlagStatus();8 ?, l/ K7 r& Z/ Z3 C9 U
4.7 RCC中断相关函数:
2 d- ?) K7 f3 u. rRCC_ITConfig()、 RCC_GetITStatus() 、 RCC_ClearITPendingBit()…" _' n( [( `6 ~/ f7 S
% f% T% o: r5 M- D; u+ \

5 L5 w5 `& k9 p) K; Y, l
' o- G/ C: O1 R+ k; V2 v# z
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