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STM32 不同时钟频率有什么不同的影响

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flyingstar 发布时间:2025-9-3 13:47
#STM32为什么需要RCC时钟树
2 d; c1 r& l3 |: ~        单片机本质上,是一个复杂的时序电路,而时序电路的行为依赖于,时钟信号来控制状态的变化,和数据的流动,如果没有时钟信号,单片机内部的时序逻辑将无法工作,整个系统将失去还有控制。
' y  f% ~( q2 p( j. V3 Z7 ^  g' {! w
时序电路:这是一种数字逻辑电路类型,输出取决于输出信号,和历史信号(电路之前的状态),通过存储原件保持状态信息,同时通过时钟信号来同步状态的更新。  i6 a- [! Z/ m# {0 U3 I7 |1 {: ]

5 ?; K! T( D' r( P( h2 A 执行指令:指令的执行分为,取指,解码,执行,返回结果,而时钟信号为这些步奏,提供了时间基准,能过准确的执行指令9 Z; P2 i; O8 W; l: Q

1 P8 f. a- M5 F5 l1 P( Q, Y. ]
定时器使用:定时器功能中,计数还有输出PWM,这两个功能都需要时钟的控制,定时器还有计数器广泛生成精确的时间延迟。

& W8 F) K7 _/ {5 D& J单片机是时序电路,所以需要时钟树————————铁头山羊(B站)
* {6 B" o+ O( E
/ V4 j( \8 o! m5 p
# J* g: R& Q' ~: U! S; n
#时钟频率的不同意味着什么0 i- H7 |, z3 W& W0 a6 U

8 j4 }( ]( _* w  @- m# z! _  O        可能有的小伙伴单纯的认为,不同的时钟频率就是时钟频率不同,时钟频率意味着不同的执行速度,意味着相同单片机,不同的性能,同时部分外设要求限制相关频率,下面讲。
- F) g  p4 V  i+ g6 Y; _' ]; H' l# j3 m, D" j7 ?9 r$ G4 Y+ E
        这里使用 STM32F103用来论证,Cortex - M3内核,时钟频率72Mhz,每条指令平均需要一条时钟周期。2 W: q/ ?1 f! D: Y* ^

; Z- u8 [, h1 z; F理解时钟频率:单片机的时钟频率表示的是每秒钟时钟信号的周期数,通常以(hz)为单位,8Mhz意味着每秒钟有  8000,000个时钟周期
6 ^9 H4 I; a- @+ P! \
* ]3 {% c6 H1 c3 ^! d指令执行时间:最终的代码都会转化为指令,去由CPU去执行,这些指令的执行需要时钟周期,不同时钟周期在不同频率下所用时间不同,具体时间受时钟频率,内核架构不同收到影响,
5 F4 k0 A% k% C% u/ s- @5 g  r2 N) X  T8 F7 X
        这里举例是,STM32F103用来论证,Cortex - M3内核,时钟频率72Mhz,每条指令平均需要一条时钟周期,用这个来论证执行时间。) B5 I% ]+ n) L! T% C

9 {# B+ q- P5 q
计算不同频率下时钟周期所用时间:7 U$ g% H# b3 ]1 Z

. m: E- S% W5 H; t5 \
                不同的频率下时钟周期,执行时间也不一样,公式如下,fclk 单片机时钟频率,Tclk 时钟周期执行时间,这里带入计算,                                                        Tclk=1/fclk
$ `6 O7 F5 T7 Y. i- h/ k+ _                                                Tclk=1/72×10 6(6次方)≈13.89 ns
3 q) d% q9 v( Q1 p& N& f* O        每条指令在 Cortex-M3 内核、时钟频率为 72 MHz 的条件下,平均执行时间约为 13.89 纳秒。  e$ w: _* I/ S4 i

5 |: {. M) \0 w7 S4 ?8 I#验证不同频率的执行速度2 _7 R# [$ u, h2 ~/ s
       前言: 这里是参考铁头山羊老师的,在STM32默认时钟频率为8Mhz,的情况下每个for循环需要8个指令周期,循环判断条件1000,000,近似每条for循环执行时间需要1s,5 j9 [4 ~* e: G# q
+ Z4 r4 O/ H: |& t5 t$ r1 p
微信图片_2025-09-03_134609_888.png
6 N( }5 ?7 f+ `
( @: b3 Q5 H2 S. p" W) @' g4 h7 R( ]! s' l
      实验现象,在默认情况下,板载LED闪烁频率为2s,如果将GPIOC挂载的总线使用STM32CubleMX配置为72Mhz,这个时候就会发现,执行的速度就会更快了。. m' O  l6 F* N. D* f3 l' S

7 @& M1 j2 Y$ J0 S  g( B0 K; `7 i" ?; H3 Z& k2 N
! l* g' w$ T3 Z& b8 Z. a7 y  t+ P
& u% P6 a5 ~" {% `: }$ W9 N

5 u, s" {  q$ [: h
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