主要内容 y t g. x' \9 L& ~2 |
1)STM32L4 时钟树概述;
. c) D" x/ G/ n" C! X2)STM32L4 时钟初始化配置;$ \& D9 w( K& C3 V& u
3)STM32L4 时钟使能和配置。
2 ?1 k) o- B/ l$ K7 E$ S( {# o( I! \
一、STM32L4 时钟树概述
3 E$ W0 q5 J$ Z7 m% e) \ n/ k) P时钟系统是 CPU 的脉搏。3 |; e8 C8 K; \+ R, E. C1 ~) m2 z3 |- C
不同于51单片机一个系统时钟解决一切问题,STM32 有多个时钟源。这是因为STM32本身的外设非常多,但并不是所有外设都需要系统时钟这么高的频率。比如看门狗以及 RTC 只需几十 k 的时钟即可。
1 W& J' F( B: v' i8 d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。' H& C: l% X- o9 Q' l1 c- u
所以对于较为复杂的 MCU 一般采取多时钟源方法解决这些问题。 E4 B! ]" t) L, l4 T% Q6 [% ]. M. H; w
! @' H4 V6 `' U8 G; _" d, c
STM32L4 的时钟系统图如下:
4 [% [- i5 q; [* |, V5 H; z; B6 D9 n9 F! y+ P2 Z. k. p
* ~3 D: G6 R! B% [
2 v h: R" y+ }& n; ^
2 @* O' _1 ~: i" Y9 P9 T7 g
在 STM32L475 中,有 6 个重要的时钟源,为 HSI、HSE、LSI、LSE、MSI、PLL。+ i1 E. b& P5 G2 @' S
其中PLL 实际为三个时钟源,分别为主 PLL 和、PLLISAI1 和 PLLSAI2。8 ^/ |! @2 }: r
按照时钟频率,可分为高速时钟源和低速时钟源,其中 HSI,HSE,MSI 及 PLL 是高速时钟,LSI 和 LSE 是低速时钟。
( z( Q2 l3 J( {按照来源,可分为外部时钟源和内部时钟源,外部时钟源是从外部通过接晶振的方式获取时钟源,HSE 和 LSE 是外部时钟源,其他是内部时钟源。- N! F' Y; Q7 H, `0 F9 W) M
按上图中红圈标示的顺序分别介绍这6个时钟源:
$ I) w S0 d: ^2 u" ~* e( i① LSI 是低速内部时钟,RC 振荡器,频率为 32kHz 左右。供独立看门狗、RTC 和 LCD使用。/ r& F) M) c* J: `6 R) Z6 |
② LSE 是低速外部时钟,接频率为 32.768kHz 的石英晶体。这个主要是 RTC 的时钟源。
Q- j$ E9 J8 v7 r7 X Z9 f) p: Y③ HSE 是高速外部时钟,可接石英/陶瓷谐振器,或者接外部时钟源,频率范围为4MHz-48MHz。本开发板接的是 8MHz 的晶振。HSE 也可以直接做为系统时钟或者 PLL 输入。
# c" |3 `: n4 x④ HSI 是高速内部时钟,RC 振荡器,频率为 16MHz。可以直接作为系统时钟或者用作PLL 输入。. z( q- [, w# a8 h$ a- `
⑤ MSI 时钟信号由内部 RC 振荡器产生。其频率范围可通过时钟控制寄存器(RCC_CR)中的 MSIRANGE[3:0]位进行调整。
; L* k% V q' i) g) I ^6 Y+ O⑥ PLL 为锁相环倍频输出。STM32L4 有三个 PLL:
0 j* g' m( s+ D1 a0 x5 y; g1) 主 PLL(PLL)可由 HSE、HSI 或者 MSI 提供时钟信号,并具有三个不同的输出时钟:0 M8 |' }$ x+ x+ }
第一个输出 PLLR,用于生成高速的系统时钟(SYSTEM,最高 80MHz);
2 Z7 u3 q. d5 ` O/ G第二个输出 PLLQ,可为 USB、RNG 和 SDMMC 提供时钟源 ;" ^% f: V3 R6 Q8 B- ?
第三个输出 PLLP,可用于 SAI1 和 SAI2 时钟。. {' n/ c3 i% K+ L1 i) N, y, V
2) PLLSAI1 用于生成精确时钟,同样具有三个不同的输出时钟:# J( z f4 o" r$ {
第一个输出 PLLSAI1P,可用于 SAI1 和 SAI2 时钟;
' F7 K5 g [2 b" N: l3 M第二个输出 PLLSAI1Q,可为 USB、RNG 和 SDMMC 提供时钟源;
/ ]( [, e( c4 T, l% C第三个输出 PLLSAI1R,可为 ADC 提供时钟。3 V. K7 e/ J0 ]& L: P g
3) PLLSAI2 用于生成精确时钟,具有两个不同的输出时钟:+ c, ]6 Q6 h9 Z; D& K
第一个输出 PLLSAI2P,可用于 SAI1 和 SAI2 时钟;' M) c* d; F) s1 `. |. W
第二个输出 PLLSAI2R,可为 ADC 提供时钟。
* a' B/ J- @. i5 W1 [2 a7 Y5 K
7 @0 l0 {. m. q这里重点分析 PLL 时钟第一个高速时钟输出 PLLR 的计算方法。先把图局部放大,如下图所示:. c! k& Q6 s; t5 w
% R/ K: H0 Y g; ?) N0 P
h$ w8 M( a! _! d# E1 |8 O) l上图中,主 PLL 的时钟源要先经过一个分频系数为 M 的分频器,然后经过倍频系数为 N 的倍频器,出来之后还需要经过分频系数为 R(输出 PLLR 时钟)、或者 P(输出 PLLP时钟)、或者 Q(输出 PLLQ 时钟),最后才生成最终的主 PLL 时钟。0 I% }. L: l" f: K# m
# s0 I. X! f" d6 t
举个栗子:
0 R: x( h2 Z8 M3 F& l$ V: _" }+ [( T外部的晶振选择为 8MHz,同时设置分频器 M=1,倍频器倍频系数N=20,分频器分频系数 R=2,那么主 PLL 生成的PLLR 为:
. M3 w6 g2 {2 p% T
9 c T9 I5 a5 L; Z9 {/ ePLL=8MHz*N/(M*R)=8MHz*20/(1*2)=80MHz$ Q1 g/ A) ?, A6 O5 J. {* C
如果选择HSE为PLL时钟源,同时SYSCLK时钟源为PLL,那么SYSCLK时钟为80MHz。! K$ F1 ^. X k h
1 S( [6 s4 R. ~
下面,介绍这 6 个时钟源是怎么给各个外设以及系统提供时钟的
: F- j% s0 A( J观察之前给出的时钟系统图中标出的9个字母(A~I):% R% E! o K& B3 u- n6 y: @# ~
A. 这是看门狗时钟。从图中可以看出看门狗时钟源只能是低速的 LSI 时钟;3 u9 o3 r+ D$ Q( T. v( |
B. 这是 RTC 与 LCD 时钟源,可以选择 LSI、LSE 以及 HSE 分频后的时钟,HSE 分频系数可设为 2~31;
' a, u. U- g3 VC. 这是 STM32L475 输出时钟 MCO。MCO 是向芯片 PA8 引脚输出时钟。它有七个时钟来源分别为:LSE、LSI、HSE、SYSCLK、MSI、HSI 和 PLL 时钟;* @+ c* e7 Y7 q1 d4 T3 z
D. 这是系统时钟。SYSCLK 系统时钟来源有四个方面:HSI,HSE、MSI 和 PLL;
8 Q# m C0 d* nE. 这是 PWR 时钟、AHB 时钟、APB1 时钟和 APB2 时钟。这些时钟都是来源于SYSCLK系统时钟。其中AHB、APB1和APB2时钟都是经过SYSCLK时钟分频得来,且这三个时钟最大频率为 80MHz;
/ h2 ~$ N7 S; x, r2 kF. 这是 48MHz 时钟,主要用于 USB、RNG、SDMMC 时钟。这里的时钟源来自三个方面:MSI、PLLQ 和 PLLSAI1Q;
7 l( x1 u, g& M. `; @& pG. 这是 ADC 的时钟,这里的时钟源来自三个方面:SYSCLK、PLLSAI1R 和 PLLSAI2R;
* ]9 ~$ w: K& l0 ]H. 这里是 SAI1 的时钟,这里的时钟源来自四个方面:PLLP、PLLSAI1P、PLLSAI2P 和SAI1_EXTCLK;
& N n& d3 ?# @4 W$ G9 iI. 这里是 SAI2 的时钟,这里的时钟源来自四个方面:PLLP、PLLSAI2P、PLLSAI2P 和SAI2_EXTCLK。7 y; N+ N5 V: F$ @8 [* g
备注 l2 a+ B9 a8 }5 Q4 @2 }2 m! k( @
1)Cortex系统定时器Systick的时钟源可以是AHB时钟HCLK或HCLK的 8 分频。具体配置参考 Systick 定时器配置。5 Y: p9 j: Y2 P- p8 Q! a2 T7 i+ Y
2)在以上的时钟输出中,有很多是带使能控制的,例如 AHB 总线时钟、内核时钟、各种 APB1 外设、 APB2 外设等等。当需要使用某模块时,记得一定要先使能对应的时钟。
( H, L( L% `. c- q, L
1 Q- l9 G) G+ H' y3 Q3 A* w6 G$ z二、STM32L4 时钟系统初始化配置2 D. e0 E6 @, @8 ~/ P: U
在系统启动之后,程序会先执行 HAL 库定义的 SystemInit 函数(该函数位于system_stm32l4xx.c源文件里),进行一些初始化配置:
4 Q' @$ M/ l4 W% h, b4 F k" L6 ?+ N; h
- /*********************************************************************' e# W8 x3 j$ z
- 函数名称:void SystemInit(void)
9 H1 m4 b( V* Q2 z/ |% Z7 ~! v - 函数功能:1) FPU 设置
/ C; w. ]) K8 f1 m - 2) 复位 RCC 时钟配置为默认复位值(默认开启 MSI) 1 @' X7 C2 }/ |
- 3) 中断向量表地址配置 . A! O; f1 r) C$ v4 o
- 入口参数:无
7 n: O8 Z5 o, C- f - 返回参数:无) p: Y5 M* U0 _- J, c6 K& {% _
- **********************************************************************/
5 S( v C+ x2 r8 @8 D - void SystemInit(void)- m" t3 Z. c$ [$ T4 N
- {( ~/ U- @ c5 s' c) @8 ~: [
- #if (__FPU_PRESENT == 1) && (__FPU_USED == 1)
! t; |/ q" r. a8 d" d( k. Q - SCB->CPACR |= ((3UL << 10*2)|(3UL << 11*2)); // 如果需要 FPU 的话就使能 FPU,设置 CP10 和 CP11 为全访问
n$ V8 K& l8 Y - #endif
: V2 R* b! i' K# h, r; p3 t& Y% K - /* 复位 RCC 时钟配置为默认配置-----------*/
N2 L# E3 F% W$ j% e9 i- g - RCC->CR |= RCC_CR_MSION; // 打开 MSION 位
3 [$ g2 _* J, ^! ?# T - RCC->CFGR = 0x00000000U; // 复位 CFGR 寄存器
/ I% S) A, N, {# `! a+ A+ h - RCC->CR &= 0xEAF6FFFFU; // 清除 HSEON,CSSON,HSION ,PLLON 位 6 c/ ^! Q, ^2 r# n% h
- RCC->PLLCFGR = 0x00001000U; // 复位 PLLCFGR 寄存器6 r( z, z8 |. V( g4 G
- RCC->CR &= 0xFFFBFFFFU; // 复位 HSEBYP 位
9 a6 T& q- K6 }. }2 _ n - RCC->CIER = 0x00000000U; // 关闭所有的中断 4 f, G! W7 v$ D# c; k3 m
- /* 配置中断向量表地址=基地址+偏移地址 ------------------*/
y1 d6 \/ j) K; l - #ifdef VECT_TAB_SRAM5 t2 ?6 M3 M S- u2 s3 g
- SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM */
4 d- V( K2 r( E( c; Z - #else
( j+ ?4 ~1 U1 X. D; D/ | - SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH */
/ I# A$ F$ l5 n5 d* N6 a5 |1 C& a. X - #endif! k" ^. t. }" F5 C" u0 _( e; W
- }
复制代码 4 I$ F! i. f1 U
HAL 库的 SystemInit 函数除了打开 MSI 之外,没有任何时钟相关配置,所以必须编写自己的时钟配置函数。这里,看下正点原子在工程SYSTEM分组下提供的sys.c文件中的时钟初始化函数 SystemClock_Config 的内容:: M: Y: i' C6 C5 |, o
9 E8 u8 ~. n6 ~- /*********************************************************************. v! f+ l3 X) x) Z: w/ M
- 函数名称:void SystemClock_Config(void)
# k$ B) N! Y$ u - 函数功能:SYSCLK = HSE / PLLM * PLLN / PLLR
- ?- H9 P. @0 \* B+ X8 ^: L - SYSCLK = 8M / 1 * 20 /2 = 80M
! |) P) I' c O - 入口参数:无
9 _. m" S7 p( H8 o - 返回参数:无
$ {5 E& l7 K/ k - **********************************************************************/
% f0 s3 z" ]1 L# J3 ^ - void SystemClock_Config(void)
. { ~6 B+ e/ k. h5 Q {5 k6 L7 Q - {6 Q p$ a6 l$ V+ q2 A* B+ i
- HAL_StatusTypeDef ret = HAL_OK;( J4 u) r g: ^9 ] s3 K$ o1 P
) s6 s4 [+ R' M5 s- b, b" E- RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct; I6 A0 B5 b/ m4 _* {7 s+ Z
- RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;" k( E+ }! j. X4 m
% Z: r$ ~8 Z/ ~* Z- __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); // 第一步,使能PWR时钟# w+ Y1 J2 M. P1 w3 H5 ^
- /*Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks*/
/ \3 R0 N. Q7 R0 m0 j5 N - RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;// 时钟源选择为 HSE 9 y7 E9 V7 z) X1 b8 c
- RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; // 打开 HSE
9 U. X4 S. X5 C) r - RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; // 打开 PLL - K6 A2 C# E4 g
- RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; // PLL 时钟源为 HSE * L; U7 M( v! x
- RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 1;. d5 }# z, ^- }) l5 }6 D7 r! F
- RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 20;2 U8 P" B/ L3 w7 W1 ?* H4 V" M+ W+ F
- RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV7;
' y& a* i) @" R - RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = RCC_PLLQ_DIV2;
+ S4 s+ }- P: H - RCC_OscInitStruct.PLL.PLLR = RCC_PLLR_DIV2;
0 B: P9 D7 ^7 Z3 t/ P
; n) S* ~; `' X" D8 @- ret = HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct); // 第二步,配置时钟源相关参数" D4 y3 [* R K/ C# O
- /* 第二步主要功能,开启了HSE时钟源,同时选择PLL时钟源为HSE,同时也配置了PLL的参数 M,N,M,P和Q的值,这样就达到了设置PLL时钟源相关参数的目的。设置好PLL时钟源参数,也就是确定了PLL的时钟频率 */
$ S4 |& }* `( ` - . Y5 t4 ~6 ^* \! N+ J' F/ x2 v1 s% X2 N
- if(ret != HAL_OK) while(1);" F: w4 n' r; D5 V1 U" D
- X- t) f o) A* k0 W5 t N9 k- /*选中 PLL 作为系统时钟源并且配置 AHB、APB1、APB2*/ 7 r! O: @# S$ G
- RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK4 j# _/ p% D& r [& l0 l
- | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2; // 配置SYSCLK,HCLK、PCLK2、PCLK1四个时钟。
- I) k) } x- } - RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; // 选择系统时钟源为 PLL8 A+ A. [( P E
- RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; // AHB 分频系数为 1
& ~1 F2 g4 I' K" ~; R7 `: f' u# F% d - RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; // APB1 分频系数为 1
, {1 W: k$ c' a, m - RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; // APB2 分频系数为 11 }. f6 O( h- d; ^& @% I
- : T' L& i& V& X2 f L8 j
- ret = HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_4); // 第三步, 配置系统时钟源以及SYSCLK、AHB,APB1和APB2的分频系数
7 {4 S- P& F; E, m0 c - /* 第三步配置后,可以计算出:( u# }: N- h/ M1 c. T
- PLL时钟为 PLLCLK=HSE*N/(M*R)=8MHz*20/(1*2)=80MHz;
2 {: J/ Y$ D/ V" F - 选择系统时钟源为 PLL,所以系统时钟SYSCLK=80MHz;
) u& b* \% ?( F) l- ]6 q' F - AHB 分频系数为 1,故其频率为 HCLK=SYSCLK/1=80MHz;% m6 @4 s- _; @- ?' ^
- APB1 分频系数为 1,故其频率为PCLK1=HCLK/1=80MHz;+ o0 |6 R( D8 y1 q& z2 c. Y
- APB2 分频系数为 1,故其频率为 PCLK2=HCLK/1=80MHz。*/
( u8 u. C3 O) g& j/ F) F -
, @5 p+ d. L0 L4 K - if(ret != HAL_OK) while(1);
& b& M: [9 F/ s. U
8 p& q9 W- x3 @0 j4 B- /*配置主内部调压器输出电压级别*/
4 a, `3 p) U" i% n: B3 @- G$ h5 V - ret = HAL_PWREx_ControlVoltageScaling(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1); // 第四步, 设置调压器输出电压级别
a8 B4 W% x" T3 I7 u% e - + i4 d6 r& m( y) n! E
- if(ret != HAL_OK) while(1);* q1 Y9 W1 c2 G* S: M- I. R
- }
复制代码 7 x; s; j! [! H9 r( W
函数 SystemClock_Config 的作用是进行时钟系统配置,除了配置 PLL 相关参数确定SYSCLK值之外,还配置了AHB,APB1和APB2的分频系数,也就是确定了HCLK,PCLK1 和 PCLK2 时钟值。
5 f- F) r9 @" W9 n! W, ]" S0 O使用 HAL 库配置 STM32L4 时钟系统的一般步骤:
, F2 X9 H+ {1 Q" `. @/ K. e, m3 _
4 A0 ]- `9 V+ v$ z5 ?3 i$ T+ U$ A使能 PWR 时钟:调用函数__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE() ,因为后面要设置调压器输出电压级别是电源控制相关配置;
o! J; _/ Z: j$ z: Z% {: M+ G+ l配置时钟源相关参数:调用函数 HAL_RCC_OscConfig()。& V) `; ]3 Y g! k
配置系统时钟源以及 SYSCLK 、 AHB,APB1 和 APB2 的分频系数:调用函数HAL_RCC_ClockConfig()。0 z- f I. }0 L/ [
设置调压器输出电压级别:调用函数 HAL_PWREx_ControlVoltageScaling ()。
5 Q9 e6 o9 c* O对于步骤2,使用HAL库来配置时钟源相关参数,调用了HAL_RCC_OscConfig()函数,该函数在HAL库头文件stm32l4xx_hal_rcc.h中声明如下:5 ]& K9 Z0 J& ?: ~* C( K" G
- HAL_StatusTypeDef HAL_RCC_OscConfig(RCC_OscInitTypeDef *RCC_OscInitStruct)
复制代码 3 P7 m+ m6 ?/ _4 S, u
HAL_RCC_OscConfig()函数只有一个入口参数,即RCC_OscInitTypeDef类型指针,定义如下:0 b8 i$ t5 |3 x2 Q* K3 c
% m7 t: N" `( J0 c/ |
- typedef struct : l: g' y4 V2 n( ^( K/ e- a! c
- {
. ?0 b8 `" g& i: c* x1 p) f: [ - uint32_t OscillatorType; // 需要选择配置的振荡器类型
4 A1 \' |3 D+ ` - uint32_t HSEState; // HSE 状态
; H q9 r6 |* h+ S$ R3 T7 k - uint32_t LSEState; // LSE 状态
. U1 Q8 R* Y5 n! s+ v; s. A8 R( d - uint32_t HSIState; // HSI 状态
" {$ o6 o0 f9 q - uint32_t HSICalibrationValue; // HSI 校准值
* u& I/ Y# Z4 t0 B2 k2 @! S - uint32_t LSIState; // LSI 状态 9 v3 N N1 V8 V G& l, C ]; D
- uint32_t MSIState // MSI 的状态 ' _: b2 s" T& [/ z A% W$ j
- uint32_t MSICalibrationValue; // MSI 校准值
9 \, |6 ^% D: v B0 i - uint32_t MSIClockRange; // MSI 时钟范围
/ H# {; Q9 {. [" T9 y - uint32_t HSI48State; // HSI48 状态 * L7 e+ B9 r& K
- RCC_PLLInitTypeDef PLL; // PLL 配置
$ P! V9 @. w$ f r7 \ - }
$ v4 T1 H# G: K: T - RCC_OscInitTypeDef;
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3 U9 n7 w$ e* x* D) o该结构体前几个参数用来选择配置的振荡器类型,如要开启 HSE,那么设置 OscillatorType 的值为 RCC_OSCILLATORTYPE_HSE,然后设置 HSEState 的值为 RCC_HSE_ON 开启 HSE。对于其他时钟源 HSI,LSI 和 LSE,配置方法类似。" ^, J2 c, N A/ Q2 Y3 N( t
该结构体还有一个很重要的成员变量是 PLL,它是结构体 RCC_PLLInitTypeDef 类型。它的作用是配置 PLL相关参数,定义如下:
" g4 K: V# u- n+ L. f. ?& K* ?
+ ^$ x3 ]4 }% {! e8 x" x- typedef struct
$ C8 C$ i! x% `$ h* L2 z+ Q - {
$ `/ ]$ k4 N! }- j5 ? - uint32_t PLLState; // PLL 状态
5 c, \8 L+ E& }2 \ - uint32_t PLLSource; // PLL 时钟源
: S; D! m: X( V& m+ R - uint32_t PLLM; // PLL 分频系数 M . ]# \' m/ v- S$ o. Y! U
- uint32_t PLLN; // PLL 倍频系数 N
9 s7 ^- f& v) `( S. M - uint32_t PLLP; // PLL 分频系数 P ( C" G% b! A# O
- uint32_t PLLQ; // PLL 分频系数 Q 0 D5 }8 W, R' _- t( E* f. w# ~
- uint32_t PLLR; // PLL 分频系数 R
9 \9 H, o' [. ^8 O- a* | - }. T( `$ ^ Y# ]& l
- RCC_PLLInitTypeDef;
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- k( v- m2 X6 Q5 m5 `6 @该结构体主要用来设置 PLL 时钟源以及相关分频倍频参数。
# H; y q+ v4 i4 s$ W* ` O# p q9 H8 X8 m/ Y- A& S& n2 p
对于步骤3,HAL_RCC_ClockConfig()函数,声明如下:. K9 B4 h0 }* a1 j4 C
. z" F/ C+ d. F, G/ z" _* u- HAL_StatusTypeDef HAL_RCC_ClockConfig(RCC_ClkInitTypeDef *RCC_ClkInitStruct, uint32_t FLatency);
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3 W/ _, y% v+ J: g9 S: Z& R该函数有两个入口参数,第一个入口参数 RCC_ClkInitStruct 是结构体 RCC_ClkInitTypeDef指针类型,用来设置 SYSCLK 时钟源以及 SYSCLK、AHB,APB1 和 APB2 的分频系数。第二个入口参数 FLatency 用来设置 FLASH 延迟。8 k& B2 A1 i7 n
8 [0 m6 `; b/ g. V对于步骤3中函数 HAL_RCC_ClockConfig 第二个入口参数 FLatency的含义和步骤四,只需要知道调压器输出电压级别 VOS 和FLASH的: i7 @: e. |# X
延迟Latency 两个参数,在我们芯片电源电压和 HCLK 固定之后,他们两个参数也是固定的。
" E9 z: \5 z% c4 ]. H2 E: Y首先我们来看看调压器输出电压级别 VOS,它是由 PWR 控制寄存器 CR1 的位 10:9 来确定的:
4 _8 e" l) A# Q6 `" h8 r# e# ]+ U/ R0 v+ \. d* z1 E
- 位 15:14 VOS[1:0] # y, z, q1 C( ?
- 00: Cannot be written
5 y) u) R( r! M% b) w5 E# p - 01:Range 1
1 n; d( s( s; q- Q/ W' ^1 J - 10:Range 2
: Y1 f5 S% G3 o& E6 ?3 L \* E - 11: Cannot be written
复制代码 1 N# Q8 s% O6 t5 q/ E5 @) y
级别数值越小工作频率越高,所以如果要配置 L4 的主频为 80MHz,那么必须配置调压器输出电压级别 VOS 为级别 1。% Q8 N$ ~: i$ r: O0 G5 ?5 ^
配置好调压器输出电压级别 VOS 之后,如果需要 L4 主频要达到 80MHz,还需要配置FLASH 延迟 Latency。对于 STM32L4 系列,FLASH 延迟配置参数值是通过下表来确定的:6 H. C" U/ ]9 }( g& l! L3 |6 H
8 `2 ~7 q, b$ z5 n- r' H) W% v/ q( \4 ]7 @
9 N- c3 d0 o4 `0 f0 K
可以看出,在 Vcore Range 1 时如果 HCLK 为 80Mhz,那么等待周期要 4WS 也就是5个CPU周期。在SystemClock_Config()函数中,设置值为 FLASH_LATENCY_4,也就是4WS,5个CPU 周期。. W" O$ v' V: y7 q, D. @9 t$ x
) c1 k5 c6 u7 E! }三、STM32L4 时钟使能和配置9 {. u: E L1 N& t0 H1 p* F
在配置好时钟系统之后,如果要使用某些外设,例如 GPIO,ADC 等,还要使能这些外设时钟。注意,如果在使用外设之前没有使能外设时钟,这个外设是不可能正常运行的。STM32 的外设时钟使能是在 RCC 相关寄存器中配置的。
. a: ~+ E1 o( c7 j* \1 s( L- I# O: k: F* P
通过STM32L4的HAL库使能外设时钟的方法/ \0 O( L. w e& G6 l& I' f
在 STM32L4 的 HAL 库中,外设时钟使能操作都是在 RCC 相关固件库文件头文件stm32l4xx_hal_rcc.h 定义的。设时钟使能在 HAL 库中都是通过宏定义标识符来实现的。) l* C: r" y" G5 j9 s
举个栗子
! T7 j+ ]$ {8 } l看看 GPIOA 的外设时钟使能宏定义标识符:
) B; z) L1 R9 O! `9 T
" Q/ I) ]' U2 T. U- f- #define __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE() do { \
# [7 U! A* D. b& V/ ` G7 b6 e2 F - __IO uint32_t tmpreg; \
/ ~ g$ u- ?' |5 q - SET_BIT(RCC->AHB2ENR, RCC_AHB2ENR_GPIOAEN); \ $ H6 J1 ?- F3 H% H
- tmpreg = READ_BIT(RCC->AHB2ENR, RCC_AHB2ENR_GPIOAEN); \
. g3 S/ g/ N" o% ~& ]: G6 r - UNUSED(tmpreg); \ - H; v/ }9 {/ ?' ]4 [9 U$ d+ N7 y
- } while(0)
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( \" u6 F* y6 C/ }: w! j( G" A, l0 t/ R! g
这几行代码主要定义了一个宏定义标识符__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(),其核心操作是通过下面这行代码实现的:; ~" z" _/ p, P2 v
3 R% s9 k c4 @' q! f: r- SET_BIT(RCC->AHB2ENR, RCC_AHB2ENR_GPIOAEN);
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4 ?! R3 W0 h7 g5 y& E% x这行代码的作用是,设置寄存器 RCC->AHB2ENR 的相关位为 1,至于是哪个位,是由宏定义标识符 RCC_AHB2ENR_GPIOAEN 的值决定的,而它的值为:
4 c# _) g8 h8 K: o; r- P# W
3 q$ G% W o& N% U, F1 C, L& k- #define RCC_AHB2ENR_GPIOAEN_Pos (0U)
1 ?# q+ q2 F8 r - #define RCC_AHB2ENR_GPIOAEN_Msk (0x1UL << RCC_AHB2ENR_GPIOAEN_Pos) 3 g# D8 c8 L& o$ V w3 p( J
- #define RCC_AHB2ENR_GPIOAEN RCC_AHB2ENR_GPIOAEN_Msk
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上面三行代码很容易计算出来 RCC_AHB2ENR_GPIOAEN= 0x00000001,因此上面代码的作用是设置寄存器 RCC->AHB2ENR 寄存器的最低位为 1。从 STM32L4 的参考手册中搜索 AHB2ENR 寄存器定义,最低位的作用是用来使用 GPIOA 时钟。AHB2ENR 寄存器的位 0
- h; ]: f; X$ l+ K8 a描述如下:
: l# W- o8 j4 l$ d3 l5 U
F) g' n) @/ R- Z$ g- Bit 0 GPIOAEN: IO port A clock enable // GPIOA 时钟使能 5 z7 B0 r% n3 H( R" p" H
- Set and cleared by software. // 由软件置 1 和清零
! z g# z8 d8 N! Z L6 G4 v8 R - 0: IO port A clock disabled // 禁止 GPIOA 时钟
& u5 H; U5 m9 u1 v' r0 s - 1: IO port A clock enabled // 使能 GPIOA 时钟
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那么只要在用户程序中调用宏定义标识符__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()就可以实现 GPIOA 时钟使能。使用方法为:
& V( _6 ]' u0 U) p
6 Y1 t8 l$ ^1 `: `* w! i- __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能 GPIOA 时钟
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9 n% E& r; a1 o! t对于其他外设,同样都是在 stm32l4xx_hal_rcc.h 头文件中定义,只需要找到相关宏定义标识符即可,这里列出几个常用使能外设时钟的宏定义标识符使用方法:- __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE(); // 使能 DMA1 时钟
8 A" f* g* r: I: x; N5 i- L+ d6 z - __HAL_RCC_USART2_CLK_ENABLE(); // 使能串口 2 时钟
+ T1 P. V) ^6 _! s; P) m - __HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE(); // 使能 TIM1 时钟
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使用外设的时候需要使能外设时钟,如果不需要使用某个外设,同样可以禁止某个外设时钟。禁止外设时钟使用方法和使能外设时钟非常类似,同样是头文件中定义的宏定义标识符。以 GPIOA 为例,宏定义标识符为:- #define __HAL_RCC_GPIOA_CLK_DISABLE() . {/ f& F& y) ?( X0 d
- CLEAR_BIT(RCC->AHB2ENR, RCC_AHB2ENR_GPIOAEN)
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同样,宏定义标识符__HAL_RCC_GPIOA_CLK_DISABLE() 的作用是设置RCC->AHB2ENR 寄存器的最低位为0,也就是禁止GPIOA时钟。这里同样列出几个常用的禁止外设时钟的宏定义标识符使用方法:2 Z3 `( J6 r' O* f( h
9 E: M! R9 r8 v& w% q
- __HAL_RCC_DMA1_CLK_DISABLE(); // 禁止 DMA1 时钟
" i; J9 E( J; m - __HAL_RCC_USART2_CLK_DISABLE(); // 禁止串口 2 时钟 7 F6 v. e- l2 E4 o1 p! q, A/ j$ B
- __HAL_RCC_TIM1_CLK_DISABLE(); // 禁止 TIM1 时钟
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