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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% d/ M% [& d/ A0 f  h
        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。( D6 Z4 J" D, a% e7 x- f8 _
0 j7 U$ H6 E) s6 y: T4 ]) T8 ]( C
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。1 v- Z) }% H' z+ c. m: d
7 b" n8 {" v3 y5 h3 }
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
2 y1 _( t7 {( I! U4 E& ^2 W' f$ H& q1 F- D+ C$ D1 J
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。

4 @& B: G' \4 |; o4 g. n单片机是时序电路,所以需要时钟树————————铁头山羊(B站)
! \7 `) k# r6 y' q7 |# T5 y
" X# O! i8 Q" [

7 ^. ?0 ?3 ^4 J! g* e#时钟频率的不同意味着什么& t  e+ G+ g8 j' s/ n* y4 e
: |4 D3 x' r9 L/ j
        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。$ ~/ h4 P& `. x

/ J1 f( t3 [- E* U. J/ Y/ k7 {7 j        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。
+ s) I& i. g1 @, f" O/ _6 s1 a. P5 Q
5 m+ k4 W( y. f. [4 P- E6 U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
. Y1 {  U$ C, T) x/ ]% d
; ]4 @2 n7 p2 C: }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,
) R. c9 R- Z* y* ]
$ R: m6 r+ `3 j: k7 `        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。& P5 M3 r  d7 p1 z
; w. ^! R& z# e; k( j2 y
计算不同频率下时钟周期所用时间:
) N0 ~- z' r' J& t& h5 f% x. Y0 e; x
                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
" V" F- p5 Y; ~0 V- w+ ^5 o                                                Tclk=1/72×10 6(6次方)≈13.89 ns; r' D! z3 X" C  M; b
        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。
( l3 W5 b# Q5 O# i0 F, |% l" X! G1 B8 u5 y1 L
#验证不同频率的执行速度
" [! }4 b, E* K       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,0 o9 T2 i$ U# E  {- w7 n1 v+ _; _2 w: s
7 w( ~$ p; G5 b2 z9 d
微信图片_2025-09-03_134609_888.png 2 U( \' @" d: u1 s! P# e
3 ?( P2 O* [( S: j% \6 A" g7 I6 m
1 @' s# a) V6 e4 o& N
      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。
- y2 |: D( I" O6 b5 [/ c/ |# _
3 c  Z# D+ |# |2 V5 H0 b+ ^2 m; o+ ^3 ]6 J
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