STM32——时钟系统

STM32——时钟系统


宗旨:技术的学习是有限的,分享的精神是无限的。


一、时钟树

       普通的MCU,一般只要配置好GPIO 的寄存器,就可以使用了。STM32为了实现低功耗,设计了非常复杂的时钟系统,必须开启外设时钟才能使用外设资源。

        左边开始,从时钟源一步步分配 到外设时钟。

        从时钟频率来说,又分为高速时钟低速时钟,高速时钟是提供给芯片主体的主时钟,而低速时钟只是提供给芯片中的 RTC(实时时钟)及独立看门狗使用。

        从芯片角度来说,时钟源分为内部时钟外部时钟源,内部时钟是在芯片内部 RC 振荡器产生的,起振较快,所以时钟在芯片刚上电的时候,默认使用 内部高速时钟。而外部时钟信号是由外部的晶振输入的,在精度和稳定性上都有很大优势,所以上电之后我们再通过软件配置,转而采用外部时钟信号。

 

二、4个时钟源

高速外部时钟(HSE):以外部晶振作时钟源,晶振频率可取范围为4~16MHz,我们一般采用 8MHz 的晶振。

高速内部时钟(HSI): 由内部 RC 振荡器产生,频率为 8MHz,但不稳定。

低速外部时钟(LSE:以外部晶振作时钟源,主要提供给实时时钟模 块,所以一般采用 32.768KHz。

低速内部时钟(LSI):由内部 RC 振荡器产生,也主要提供给实时时钟模 块,频率大约为 40KHz。

 

三、高速外部时钟HSE分析(8M

1、 从左端的 OSC_OUT 和 OSC_IN 开始,这两个引脚分别接到外部晶振的两端。

2、 8MHz 的时钟遇到了第一个分频器PLLXTPRE( HSEdivider for PLLentry),在这个分频器中,可以通过寄存器配置,选择它的输出。它的 输出时钟可以是对输入时钟的二分频或不分频。我们选择不分频,所以经过PLLXTPRE后,还是 8MHz 的时钟。

3、 8MHz 的时钟遇到开关PLLSRCPLL entryclock source,我们可以选择其输出,输出为外部高速时钟( HSE)或是内部高速时钟 ( HSI)。这里选择输出为 HSE,接着遇到锁相环PLL, 具有倍频作 用,在这里我们可以输入倍频因子PLLMULPLLmultiplicationfactor。经过PLL 的时钟称为 PLLCLK。倍频因子我们设定为 9 倍频,也就是说,经过PLL之后,我们的时钟从原来 8MHz 的 HSE 变为 72MHz。

4、 紧接着又遇到了一个开关SW,经过这个开关之后就是 STM32 的系统时钟(SYSCLK了。通过这个开关,可以切换SYSCLK 的时钟源,可以选择为 HSI、 PLLCLK、 HSE。我们选择为 PLLCLK 时钟,所以 SYSCLK 就 为 72MHz 了。

5、 PLLCLK 在输入到 SW 前,还流向了 USB 预分频器,这个分频器输出为USB 外设的时钟( USBCLK)。

6、 回到 SYSCLK, SYSCLK 经过 AHB预分频器,分频后再输入到其它外设。如输出到称为HCLK、 FCLK 的时钟,还直接输出到 SDIO 外设的SDIOCLK 时钟、存储器控制器 FSMC 的 FSMCCLK 时钟,和作为 APB1、APB2 的预分频器的输入端。设置 AHB 预分频器不分频,即输出的频率为 72MHz。
7、 GPIO 外设是挂载在 APB2 总线上的, APB2 的时钟是APB2预分频器 的输出,而 APB2 预分频器的时钟来源是AHB预分频器。因此,把APB2 预分频器设置为不分频,那么我们就可以得到GPIO外设的时钟也等于HCLK。

 

四、HCLK FCLK PCLK1 PCLK2

SYSCLK:系统时钟, STM32大部分器件的时钟来源。主要由AHB 预分频器分配到各个部件。

HCLK:由 AHB 预分频器直接输出得到,它是高速总线 AHB 的时钟信号,提供给存储器,DMA 及cortex 内核,是cortex 内核运行的时钟,cpu主频就是这个信号,它的大小与STM32 运算速度,数据存取速度密切相关。

FCLK:同样由 AHB 预分频器输出得到,是内核的“自由运行时钟”。“自由”表现在它不来自时钟HCLK,因此HCLK时钟停止时FCLK也继续运行。它的存在,可以保证在处理器休眠时,也能够采样和到中断和跟踪休眠事件。

PCLK1:外设时钟,由 APB1预分频器输出得到,最大频率为36MHz, 提供给挂载在 APB1 总线上的外设。

PCLK2:外设时钟,由 APB2预分频器输出得到,最大频率可为72MHz,提供给挂载在 APB2 总线上的外设。

 

五、寄存器

//=================================================================
typedef struct
{__IO uint32_t CR;       // 时钟控制寄存器__IO uint32_t CFGR;     // 时钟配置寄存器__IO uint32_t CIR;      // 时钟中断寄存器__IO uint32_t APB2RSTR; // APB2外设复位寄存器__IO uint32_t APB1RSTR; // APB1外设复位寄存器__IO uint32_t AHBENR;   // AHB外设时钟使能寄存器__IO uint32_t APB2ENR;  // APB2外设时钟使能寄存器__IO uint32_t APB1ENR;  // APB1外设时钟使能寄存器__IO uint32_t BDCR;     // 备份域控制寄存器__IO uint32_t CSR;      // 控制/状态寄存器#ifdefSTM32F10X_CL__IO uint32_t AHBRSTR;__IO uint32_t CFGR2;
#endif/* STM32F10X_CL */#if defined (STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL) || defined(STM32F10X_HD_VL)uint32_t RESERVED0;__IO uint32_t CFGR2;
#endif/* STM32F10X_LD_VL || STM32F10X_MD_VL || STM32F10X_HD_VL */
} RCC_TypeDef;
#define CRC_BASE            (AHBPERIPH_BASE +0x3000)
#define RCC                 ((RCC_TypeDef *)RCC_BASE)voidRCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState)
{/* Check the parameters */assert_param(IS_RCC_APB2_PERIPH(RCC_APB2Periph));assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState));if (NewState != DISABLE){RCC->APB2ENR |= RCC_APB2Periph;}else{RCC->APB2ENR &= ~RCC_APB2Periph;}
}

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