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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
        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。

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。

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

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。

单片机是时序电路,所以需要时钟树————————铁头山羊(B站)


#时钟频率的不同意味着什么

        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。

        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。

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

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,

        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。

计算不同频率下时钟周期所用时间:

                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
                                                Tclk=1/72×10 6(6次方)≈13.89 ns
        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。

#验证不同频率的执行速度
       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,

微信图片_2025-09-03_134609_888.png


      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。





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