时钟系统是处理器的核心,所以在学习STM32所有外设之前,认真学习时钟系统是必要的,有助于深入理解STM32。
, j1 C, V/ h' ~5 j7 g0 P 下面是从网上找的一个STM32时钟框图,比《STM32中文参考手册》里面的是中途看起来清晰一些:
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重要的时钟: - ^) c0 X% D: X
PLLCLK,SYSCLK,HCKL,PCLK1,PCLK2 之间的关系要弄清楚; 2 i% r- r6 w: C2 B
1、HSI:高速内部时钟信号 stm32单片机内带的时钟 (8M频率) 精度较差 ; r8 h: E' p# t
2、HSE:高速外部时钟信号 精度高 来源(1)HSE外部晶体/陶瓷谐振器(晶振) (2)HSE用户外部时钟 ( @3 q, W% n7 J/ E7 b( ]$ w
3、LSE:低速外部晶体 32.768kHz 主要提供一个精确的时钟源 一般作为RTC时钟使用
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4 b3 \( ^: P! C1 K3 x在STM32中,有五个时钟源,为HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。 . F9 o# F5 j& n3 o
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①、HSI是高速内部时钟,RC振荡器,频率为8MHz。 1 g) y8 o2 |$ E8 R
8 B4 R% i2 T& s ②、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~16MHz。
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8 ?- L# d4 G' v5 j$ m ③、LSI是低速内部时钟,RC振荡器,频率为40kHz。 : B) c( t: c4 l* P/ s5 f- _
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④、LSE是低速外部时钟,接频率为32.768kHz的石英晶体。
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⑤、PLL为锁相环倍频输出,其时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或者HSE/2。倍频可选择为2~16倍,但是其输出频率最大不得超过72MHz。
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* X! O; @( Y" n1 J, U 其中40kHz的LSI供独立看门狗IWDG使用,另外它还可以被选择为实时时钟RTC的时钟源。另外,实时时钟RTC的时钟源还可以选择LSE,或者是HSE的128分频。RTC的时钟源通过RTCSEL[1:0]来选择。 ; J0 S' S9 u8 g6 C: L
3 S9 O" H. {# _! Z$ u; X 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,可以选择为1.5分频或者1分频,也就是,当需要使用USB模块时,PLL必须使能,并且时钟频率配置为48MHz或72MHz。 " H" M# x( x7 f. S, \3 U' w& `0 m
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另外,STM32还可以选择一个时钟信号输出到MCO脚(PA8)上,可以选择为PLL输出的2分频、HSI、HSE、或者系统时钟。 ' X& J! }+ \: T, C, z. X, C
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系统时钟SYSCLK,它是供STM32中绝大部分部件工作的时钟源。系统时钟可选择为PLL输出、HSI或者HSE。系统时钟最大频率为72MHz,它通过AHB分频器分频后送给各模块使用,AHB分频器可选择1、2、4、8、16、64、128、256、512分频。其中AHB分频器输出的时钟送给5大模块使用:
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①、送给AHB总线、内核、内存和DMA使用的HCLK时钟。
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②、通过8分频后送给Cortex的系统定时器时钟。 * R: c6 t, Q) t
5 c) t7 c7 r, J$ c* L2 a" a; [ ③、直接送给Cortex的空闲运行时钟FCLK。 / g+ U' s; O2 ]% Q/ }
; u: H ~! u! V. c ④、送给APB1分频器。APB1分频器可选择1、2、4、8、16分频,其输出一路供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。该倍频器可选择1或者2倍频,时钟输出供定时器2、3、4使用。
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⑤、送给APB2分频器。APB2分频器可选择1、2、4、8、16分频,其输出一路供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。该倍频器可选择1或者2倍频,时钟输出供定时器1使用。另外,APB2分频器还有一路输出供ADC分频器使用,分频后送给ADC模块使用。ADC分频器可选择为2、4、6、8分频。
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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。 ) ^) u4 v7 k" P0 v
$ Z, _' ?6 f% O: R$ ^( p
需要注意的是定时器的倍频器,当APB的分频为1时,它的倍频值为1,否则它的倍频值就为2。
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4 W* V1 V1 @8 R& f 连接在APB1(低速外设)上的设备有:电源接口、备份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3、SPI2、窗口看门狗、Timer2、Timer3、Timer4。注意USB模块虽然需要一个单独的48MHz时钟信号,但它应该不是供USB模块工作的时钟,而只是提供给串行接口引擎(SIE)使用的时钟。USB模块工作的时钟应该是由APB1提供的。
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% T. G" L% ?% h 连接在APB2(高速外设)上的设备有:UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、所有普通IO口(PA~PE)、第二功能IO口。 7 @* A' @0 t0 ^/ o9 C
/ D) s5 B. t6 O
% O4 E6 i. }- a3 ~, {* ?% l5 P涉及的寄存器:
) l5 F: o# G0 U1 l2 jRCC 寄存器结构,RCC_TypeDeff,在文件“stm32f10x_map.h”中定义如下: , ^2 B; K$ L2 F3 z6 [
- typedef struct 3 i# s/ `7 u! a/ O
- { 6 r9 C6 S6 w/ J: C! i e/ m; j
- vu32 CR; //HSI,HSE,CSS,PLL等的使能
0 F) o3 V7 w5 |0 I, A2 o: f# Y - vu32 CFGR; //PLL等的时钟源选择以及分频系数设定 1 |: Y/ i) R; N- e
- vu32 CIR; // 清除/使能 时钟就绪中断
8 Z4 Q4 u: Y9 F - vu32 APB2RSTR; //APB2线上外设复位寄存器 4 C1 \( w9 u' s1 H. k+ W/ Z. P
- vu32 APB1RSTR; //APB1线上外设复位寄存器
' Q0 p* Y. i% p$ b. e - vu32 AHBENR; //DMA,SDIO等时钟使能 * {/ [! \% {% o* r. G, x
- vu32 APB2ENR; //APB2线上外设时钟使能
! i2 B1 J. M# _# E1 P9 u - vu32 APB1ENR; //APB1线上外设时钟使能 * N) N5 m7 _$ ~$ o
- vu32 BDCR; //备份域控制寄存器
- _: A0 U$ `7 b' y7 H6 J - vu32 CSR; " H, E# R* P' I$ ~8 L5 L
- } RCC_TypeDef;
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7 j9 q, V( k* x- ~可以对上上面的时钟框图和RCC寄存器来学习,对STM32的时钟系统有个大概的了解,然后对照我们的《STM32不完全手册》的系统时钟配置函数void Stm32_Clock_Init(u8 PLL)一同来学习。
2 ]) G- a* d) c. ~时钟输出的使能控制
( b& a5 I6 m: E8 o1 U$ { 在以上的时钟输出中有很多是带使能控制的,如AHB总线时钟、内核时钟、各种APB1外设、APB2外设等。
# ^" Z* v7 X6 K0 F当需要使用某模块时,必需先使能对应的时钟。需要注意的是定时器的倍频器,当APB的分频为1时,它的倍频值为1,否则它的倍频值就为2。7 G3 R7 v. m5 v9 S D9 Q
连接在APB1(低速外设)上的设备有:电源接口、备份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3、SPI2、窗口看门狗、 Timer2、Timer3、Timer4。注意USB模块虽然需要一个单独的48MHz时钟信号,但它应该不是供USB模块工作的时钟,而只是提供给串行接口引擎(SIE)使用的时钟。USB模块工作的时钟应该是由APB1提供的。
1 K: ~* d g, S- ~7 t$ c 连接在APB2(高速外设)上的设备有:GPIO_A-E、USART1、ADC1、ADC2、ADC3、TIM1、TIM8、SPI1、AFIO
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使用HSE时钟,程序设置时钟参数流程:
2 d" h& i: E9 k9 C- 1、将RCC寄存器重新设置为默认值 RCC_DeInit;
. X3 |# `" K# n" S" g% X - 2、打开外部高速时钟晶振HSE RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);( m; h- T" H3 ~* D5 \
- 3、等待外部高速时钟晶振工作 HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();. B5 ~' w1 C/ J# F: {, X/ \
- 4、设置AHB时钟 RCC_HCLKConfig;2 m) D, j) b2 V; z/ B
- 5、设置高速AHB时钟 RCC_PCLK2Config;
! x9 [+ q( Z" N- A% g! N - 6、设置低速速AHB时钟 RCC_PCLK1Config;
) k! \/ d" ]. D - 7、设置PLL RCC_PLLConfig; Q% [ i. i. ?9 N2 \. ~( w q
- 8、打开PLL RCC_PLLCmd(ENABLE);7 c# Q6 O) ?* v$ `$ @
- 9、等待PLL工作 while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
* ^, W X6 ^/ ?) E6 G - 10、设置系统时钟 RCC_SYSCLKConfig;2 G5 H) _' Q6 G. u
- 11、判断是否PLL是系统时钟 while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
( ]; H6 H6 S3 A# G) Y - 12、打开要使用的外设时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd()/RCC_APB1PeriphClockCmd()
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下面是STM32软件固件库的程序中对RCC的配置函数(使用外部8MHz晶振) - <div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000">void RCC_Configuration(void)</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000">{</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> RCC_DeInit();</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON); //RCC_HSE_ON——HSE晶振打开(ON)</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> if(HSEStartUpStatus == SUCCESS) //SUCCESS:HSE晶振稳定且就绪</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> { </font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); //RCC_SYSCLK_Div1——AHB时钟 = 系统时钟</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1); //RCC_HCLK_Div1——APB2时钟 = HCLK</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2); //RCC_HCLK_Div2——APB1时钟 = HCLK / 2</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2); //FLASH_Latency_2 2延时周期</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable); // 预取指缓存使能</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9); </font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> // PLL的输入时钟 = HSE时钟频率;RCC_PLLMul_9——PLL输入时钟x 9</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> RCC_PLLCmd(ENABLE);</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET) ; </font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> //RCC_SYSCLKSource_PLLCLK——选择PLL作为系统时钟</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08); //0x08:PLL作为系统时钟</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> }</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> </font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB |</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000"> RCC_APB2Periph_GPIOC , ENABLE);</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000">//RCC_APB2Periph_GPIOA GPIOA时钟</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000">//RCC_APB2Periph_GPIOB GPIOB时钟</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000">//RCC_APB2Periph_GPIOC GPIOC时钟</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000">//RCC_APB2Periph_GPIOD GPIOD时钟</font></font></font></div><div align="left"><font face="Tahoma"><font size="2"><font color="#000000">}</font></font></font></div>
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