【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

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文章简介:	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。

记录一下，方便以后翻阅~
主要内容：
1）时钟系统框图解读；
2）时钟系统配置相关函数解读。
官方资料：《STM32中文参考手册V10》第六章复位和时钟控制 RCC
1. 为什么 STM32 要有多个时钟源呢？
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。
2. 时钟系统框图解读

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：
1.1 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；
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；
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；
1.4 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；
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。
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；
3) RTC时钟源可选择LSI，LSE，及HSE的128分频；
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) 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；
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：
6.1 AHB总线、内核、内存和DMA使用的HCLK时钟；
6.2 通过8分频后送给Cortex的系统定时器时钟，即systick；
6.3 直接送给Cortex的空闲运行时钟FCLK；
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；
6.5 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。
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；
8) CSS时钟监视系统，一旦HSE失效，自动切换至SYSCLK=HIS；
9) 任何一个外设在使用之前，必须首先使能其相应的时钟；
10) 5个主要的时钟：
10.1 SYSCLK(系统时钟)；
10.2 AHB总线时钟；
10.3 APB1总线时钟(低速): 速度最高36MHz；
10.4 APB2总线时钟(高速): 速度最高72MHz；
10.5 PLL时钟。
3. 时钟相关配置寄存器

typedef struct t$ o% g. r' p0 t |7 J& O
{
9 p3 p- n: K: ~/ j" B
__IO uint32_t CR; //HSI,HSE,CSS,PLL等的使能和就绪标志位 6 J# v- `% X; o4 ^" u5 l4 ]8 z; H% T
__IO uint32_t CFGR; //PLL等的时钟源选择，分频系数设定3 c9 f2 u' f3 C& h$ i
__IO uint32_t CIR; // 清除/使能时钟就绪中断0 K. e+ }' k6 F
__IO uint32_t APB2RSTR; //APB2线上外设复位寄存器! D9 n2 f1 p& s; p' N2 X- i
__IO uint32_t APB1RSTR; //APB1线上外设复位寄存器2 _( R0 K" ]4 m* c' C
__IO uint32_t AHBENR; //DMA，SDIO等时钟使能 ' \0 z" X' }6 D- T8 V7 J
__IO uint32_t APB2ENR; //APB2线上外设时钟使能 ' [& t0 d0 n$ n
__IO uint32_t APB1ENR; //APB1线上外设时钟使能6 |. ?) p6 @: b6 s: J* X
__IO uint32_t BDCR; //备份域控制寄存器9 }8 W, X) J, ^, W l. t
__IO uint32_t CSR; //控制状态寄存器
* k2 w$ }3 h! l0 R
} RCC_TypeDef;

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4. RCC相关头文件和固件库源文件
4.1 时钟使能配置:
RCC_LSEConfig() 、RCC_HSEConfig()、RCC_HSICmd() 、 RCC_LSICmd() 、 RCC_PLLCmd() ……
4.2 时钟源相关配置：
RCC_PLLConfig ()、 RCC_SYSCLKConfig() 、RCC_RTCCLKConfig() …
4.3 分频系数选择配置：
RCC_HCLKConfig()
、 RCC_PCLK1Config() 、 RCC_PCLK2Config()…
4.4 外设时钟使能：

RCC_APB1PeriphClockCmd(); //APB1线上外设时钟使能, X, g9 k& Z3 n: ]: w& `
RCC_APB2PeriphClockCmd(); //APB2线上外设时钟使能
' j3 G4 ^2 D, V3 i2 H" g
RCC_AHBPeriphClockCmd(); //AHB线上外设时钟使能

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4.5 其他外设时钟配置：
RCC_ADCCLKConfig()、RCC_RTCCLKConfig()；
4.6 状态参数获取参数：
RCC_GetClocksFreq()、RCC_GetSYSCLKSource()、RCC_GetFlagStatus()；
4.7 RCC中断相关函数：
RCC_ITConfig()、 RCC_GetITStatus() 、 RCC_ClearITPendingBit()…