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【经验分享】stm32时钟配置“隐藏”了哪些坑?

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STMCU小助手 发布时间:2022-1-10 23:00
今天分享以下两点内容:( V5 V& ?- T8 I% `7 T
1.为什么我们要先开启STM32外设模块时钟# E3 k: g9 ]- L) W$ g3 }& T
2.关于STM32的 I/O 复用功能及什么时候开启AFIO时钟;3 {+ A, w* W/ b# ]! K- Y% O$ k
1为什么我们要先开启STM32外设时钟# F, |8 M8 R3 q: c1 t, d' o% o
讲述本节内容之前先说一个案例:" L3 y  B4 d, l: x, ^# C$ C
前段时间,有一个朋友为配置EXti的代码折腾了一天,最终没有结果。于是问了我这样一个问题:“你用过STM32F051C8T6的外部中断吗,就是GPIO管脚做中断,我这边就是进不了中断”。
* e+ n  G/ l$ L) f" p* c- R然后他把基于标准外设库、寄存器写的代码都给我发过来了。我仔细看了又看,没发现有什么毛病啊。(但是,代码是截图分来给我发过来的)。: y' U1 l. k' F* i9 F3 H
于是,我将之前配置IO外部中断的代码,按照他(PB2)的要求,写成一个“EXTI配置”函数发给他,他直接拷贝过去,成功了。& z. F: a6 A$ P
于是,他仔细对比了代码,终于发现了问题的原因,配置的顺序不对,使能时钟不是在最开始。. m+ Y! [8 ~* @6 Z1 P& i
我想许多朋友都曾遇到过这种坑,我最初学习STM32的时候同样也遇到过,下面我就来说说为什么我们要先开启STM32外设模块时钟,再对其外设模块初始化配置?9 |) U+ J+ ?* g- g  ~
1.系统架构# E  U* C% r4 u0 [1 c4 t9 ], ]* n
不同类型的STM32,它的系统架构各有不同,但原理都类似,由多条主控总线和多条被控总线组成(请参看【参考手册】存储器和总线架构章节)。
- D. u5 `+ P- p. @2 `+ i" X6 M% M如STM32F4:
& e( S2 X4 f. ?2 k● 八条主控总线:! ~) H# _# _& F4 f3 L
— Cortex-M4F 内核 I 总线、 D 总线和 S 总线
' `4 Q1 Y4 |6 z& `9 l* y— DMA1 存储器总线
$ Y2 v8 b8 r3 h— DMA2 存储器总线$ V( G( [; \% d7 i
— DMA2 外设总线
6 l# [" `$ X  H7 D— 以太网 DMA 总线
3 @# t: ~8 D" ^6 f0 ]0 q( q* o— USB OTG HS DMA 总线
2 G2 O, F+ k, p# N# X● 七条被控总线:
) {; D! R( o& N— 内部 Flash ICode 总线
3 x' x: S) k0 i, c; i# [( H5 c" m— 内部 Flash DCode 总线5 @1 D' r: j, h# R  ^5 r2 z" J
— 主要内部 SRAM1 (112 KB)& |0 u/ ?1 _7 B6 n( E. [
— 辅助内部 SRAM2 (16 KB)5 V4 c) p* }8 _. H
— 辅助内部 SRAM3 (64 KB)(仅适用于 STM32F42xxx 和 STM32F43xxx 器件)
: Y8 w7 ]6 p2 v8 d5 u9 D— AHB1 外设(包括 AHB-APB 总线桥和 APB 外设)
4 r' U# ]; y) W— AHB2 外设
7 [% ~2 T. W) G+ b! Z- }% r# k— FSMC
7 {* ]& O1 \- z0 s
借助总线矩阵,可以实现主控总线到被控总线的访问,这样即使在多个高速外设同时运行期间,系统也可以实现并发访问和高效运行。/ p' x+ e1 H- K
2.关于AHB和APB总线- k, V" D  f; O" Z4 @7 S
AHB:Advanced High-peRFormance Bus,即先进的高性能总线.
1 I" |. |* P; u- P- m0 Y4 ?) L0 I$ FAPB:Advanced Peripheral Bus,即先进的外围(外设)总线.! k/ L! F/ s! d
上面说了系统总线的架构引伸出来的就是AHB和APB总线,那为什么要讲述AHB和APB总线呢?- p, i, H& g+ N+ x1 @& L' y8 l2 D- G
我们操作的外围设备一般都是位于AHB和APB总线上,而AHB可以引伸出AHB1、AHB2,甚至AHB3。同样APB也存在APB1、APB2等。) a* w& c% N/ H. b1 Y
如:USART1外设位于APB1总线上,GPIOA位于AHB1高速总线上。
" [2 ?7 L& H* M+ J. l1 b请注意参考手册中“AHB/APB 总线桥”这一小节,有一条重要的内容:每次芯片复位后,所有外设时钟都被关闭( SRAM 和 Flash 接口除外)。使用外设前,必须在 RCC_AHBxENR 或 RCC_APBxENR 寄存器中使能其时钟。
3 @3 W* ]1 A" Q' H- g& }8 a3.STM32时钟控制
0 F  C9 @' J' C" j  k请参看STM32参考手册关于【复位与时钟控制RCC】章节。
# X; d1 _& a6 b- t, Q9 r% Y
STM32的时钟控制模块因MCU芯片不同,各有差异,但原理都类似,功能也相当丰富。主要的目的就是给相对独立的外设模块提供时钟,也是为了降低整个芯片的功能。4 ~( |- |% [, {6 r* @/ T% @# [
降低功耗是主要原因,还有一个原因,就是为了兼容不同速度的设备,有些高速,有些低速,如果都用高速时钟,势必造成浪费。- ?- h" a. ?9 Y% C, y
RCC给外设提供时钟是一个主要目的,那么为什么要提供时钟呢? 原因在于外围设备的寄存器需要时钟才能工作。你可以把外设当做一个设备,而这个设备需要给它提供电源(时钟)才能工作。
: x* V) I! k; Q6 c& a5 w你在STM32参考手册的“RCC”章节可能会看到这么一句话:当外设时钟没有启用时,软件不能读出外设寄存器的数值,返回的数值始终是0x0。
% W% t) O' F6 Y' A- R) h0 r7 D4.总结
) n* |  a  `- d9 g9 T看到这里相信聪明的你其中已经明白为什么我们要先开启STM32外设模块时钟,再配置其外设模块了。
7 P4 o/ L; v# A+ ~% ?1 @1 h简单来说:操作外设是通过外设总线来实现,只有外设总线有时钟了才能操作外设。) j: P: j: R% e' m! p( q) s' g
坑:; r  r: f3 f8 b8 r/ b) S$ a& p
A.先使能外设时钟,再对其进行配置% [' p% Y& ^" E1 g2 Q+ K
B.时钟配置需对应总线1 R( u. ^* g% m' m
这种基于标准外设库的低级错误,相信肯定有不少人遇到过,希望提高警惕。( S4 \1 k- u1 {+ k( x7 S
2关于STM32的I/O复用功能及什么时候开启AFIO时钟
) h- J* r6 G5 ^% h) e% s前面有朋友问:“什么时候开启AFIO时钟”。写了上面章节,就顺便再讲述一下关于STM32的I/O复用功能及什么时候开启AFIO时钟。
( ]- l  {5 R" v. D, W% t. _1.什么是I/O 复用功能?3 _4 _! T6 P0 h4 Q% B
简单来说就是把普通I/O用作其它的功能。如:将PA9引脚用作USART1的Tx引脚,那么我们就把这个Tx引脚称为PA9的复用功能。0 R" z# f4 a' y  d( X; y* ]1 n) V
打开数据手册,会发现类似如下的列表:
9 ^- @' r( v# b' `- N
2.什么时候开启AFIO时钟! N" q. D; K* W* k2 ?
为了优化芯片引脚封装的外设数目,可以把一些复用功能重新映射到其他引脚上。设置复用重映射和调试I/O配置寄存器实现引脚的重新映射。这时,复用功能不再映射到它们的原始分配上,而是映射到“重定义功能”上(见上图)。7 x1 V2 }: E5 u: h# e
这种将引脚重定义到其它引脚上的功能在几乎所有STM32芯片中都有这个功能,但是实现的方法可能有所不同,其中STM32F1就是通过事件控制的方式将特定功能引脚连接到对应PORT和PIN上。4 `3 z# x& [: E# D) ^
简单来说,如果需要使用重定义功能,那么就需要开启AFIO时钟。
1 f0 a6 O5 z% D* p8 Y1 j最后,如果你觉得你的程序可能是因为时钟配置的问题,不妨上电第一步使能所有时钟试试。
/ c; a* a7 H2 i) |" q: A" T+ R8 K推荐阅读:$ S" K# y( z) i7 g/ `
1.STM32标准外设库SPL转换成Cube LL4 X; L# O( l+ w
2.利用STM32 ST-LINK Utility查看内核运行状态,助你判断程序是否跑飞( _8 E8 }# t& N8 J+ e# n
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