本文的目录结构如下:
1、STM32F407 的时钟来源
1.1、HSI 时钟
1.2、HSE 时钟
1.3、主 PLL 时钟
2、时钟树
3、配置系统时钟
3.1、系统时钟有关寄存器
3.2、使用系统的默认配置
3.3、系统时钟配置所用到的相关宏定义
3.4、SystemInit( )函数
3.5、SetSysClock( )函数
3.6、自行配置时钟
对于STM32这款单片机,现在是越来越多的人熟悉和使用它了。在很多的项目和产品中都有它的身影,以及现在很多的大学课程都是用STM32开展教学了,已经是应用很广泛了。
想当初我在大学的时候,上课教的还是51单片机,而且还是老师照着课本念的。当时做的第一个单片机产品还是用51单片机做的流水灯,哈哈!
那么,在使用STM32单片机进行项目开发的时候,第一步都是要做好时钟的设置的。这个时钟的设置是非常重要的,因为它关系到整个系统的运行。不同的项目都会根据实际的使用需求,采用不同的时钟频率,所以需要对时钟进行设置。
下面分享一下STM32设置时钟的操作方法和步骤。本文以STM32F407为例讲讲时钟配置!
1、STM32F407 的时钟来源
从STM32F4的参考手册上可以看到,STM32F407的时钟可以有三种时钟来源,如下图:
这几个时钟区别分别如下:
1.1、HSI 时钟
HSI 时钟信号由STM32内部 16 MHz 的RC 振荡器生成,可直接用作系统时钟,或者用作 PLL 输入。
因为它是内部的集成RC振荡器,不需要额外的外部晶振和电路,所以使用它的话成本就比较低。但是它的精度相比外部的晶振或者陶瓷谐振器,精度是比不上的,所以一般都不用这个作为系统的主时钟来源。
1.2、HSE 时钟
HSE 时钟指的是来源于外部晶振的时钟源。它一般可以由两个时钟源来提供:(1)HSE 外部晶振/陶瓷谐振器(2)HSE 外部时钟(比如:8M、25M)
参见下图:
1.3、主 PLL 时钟
STM32F4xx 器件具有两个 PLL:
(1)主 PLL (PLL) 由 HSE 或 HSI 振荡器提供时钟信号,并具有两个不同的输出时钟:
1)第一个输出用于生成高速系统时钟(最高达 168 MHz)
2)第二个输出用于生成 USB OTG FS 的时钟 (48 MHz)、随机数发生器的时钟 (48 MHz) 和 SDIO 时钟 (48 MHz)。
(2)专用 PLL (PLLI2S) 用于生成精确时钟,从而在 I2S 接口实现高品质音频性能。注意:在系统复位后,默认系统时钟为 HSI。在直接使用 HSI 或者通过 PLL 使用时钟源来作为系统时钟时,该时钟源无法停止。
2、时钟树
STM2F4的时钟树如下图所示:
从上图中可以看到,系统的时钟来源可以通过选择器选择,然后通过预分频器配置 AHB 频率、高速 APB (APB2) 和低速 APB (APB1)。
其中,AHB 域的最 大频率为 168 MHz,高速 APB2 域的最大允许频率为 84 MHz,低速 APB1 域的最大允许频 率为 42 MHz。不同的时钟分给不同的外设使用,从而满足整个系统的各个外设的正常工作所需的时钟条件。
3、配置系统时钟
3.1、系统时钟有关寄存器
由于STM32系统复位之后默认使用的是HSI时钟,所以需要切换为其他时钟的话就需要自己做些配置,也就是需要设置相应的寄存器,从而切换时钟的输入来源。STM32F4切换时钟所涉及到的寄存器如下面所示:
(1)RCC 时钟配置寄存器 (RCC_CFGR)
通过 RCC_CFGR 的 SW1、SW2两位进行设置,这两位的选项取值如下:
(2)RCC 时钟控制寄存器 (RCC_CR)
通过这三个位的置位可以选择使用的时钟,操作如下:
3.2、使用系统的默认配置
配置系统的时钟,除了使用相关寄存器进行设置,也可以使用官方提供的固件文件里面的初始化函数进行修改,即可以完成时钟的修改和设置。首先,有一个差异我们要知道的:STM32F4 与 STM32F10X 有所不同,STM32F4 的时钟已经默认配置好,上电直接可以正常使用。
通过查看启动代码文件:startup_stm32f4xx.s,即可以看出。如下:
可以看出:
3.3、系统时钟配置所用到的相关宏定义
system_stm32f4xx.c文件中提供几个宏定义用于设置时钟参数,如下:
晶振频率设置则是在文件 stm32f4xx.h 中进行设置:
1)外部晶振:
HSE_VALUE:这个值是设置外部晶振的频率的。比如25000000表示的是外部晶振选择的25M。如果外部晶振是8M,那这个值就是8000000。以此类推!
2)内部晶振:
HSI_VALUE:这个值是设置外部晶振的频率的。
综合上面的,可以得出默认配置中:
3.4、SystemInit( )函数
3.5、SetSysClock( )函数
在SetSysClock函数中,配置了系统时钟,PLL倍频以及分频系数:
SystemIint 和 SetSysClock都是官方固件文件中提供的,直接调用即可完成时钟的选择和设置。
3.6、自行配置时钟
除了可以调用官方提供的时钟设置函数接口外,如果想要自己自行设置相关的时钟操作,也是可以的。
假设外部晶振25MHz,系统时钟要配置为168MHz,则可以根据自己所选用的外部晶振大小和需要进行配置,相关代码如下: