STM32时钟系统详解

发布时间:2024-01-29  

1. STM32的时钟源主要有:


内部时钟


外部时钟


锁相环倍频输出时钟

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1.1 详细介绍


HSI(内部高速时钟)


它是RC振荡器,频率可以达到8MHZ,可作为系统时钟和PLL锁相环的输入。


HSE(外部高速时钟)


接入晶振范围是4-16MHZ,可作为系统时钟和PLL锁相环的输入,还可以经过128分频之后输入给RTC。


LSI(内部低速时钟)


它是RC振荡器,频率大概为40KHZ,供给独立看门狗或者RTC,并且独立看门口只能依靠LSI作为时钟源。


LSE(外部低速时钟)


通常外接32.768MHZ晶振提供给RTC。


PLL(锁相环)


用来倍频输出。因为开发板外部晶振只有8MHZ,而STM32最大工作频率是72MHZ。他可以通过HSI输入,HSE输入或两分频输入,通过PLL倍频(2-16),倍频之后输入给系统时钟。


MCO(时钟输出管脚)


通常对应STM32 PA8,它可以选择一个时钟信号输出,给外部的系统提供时钟源。


2. 标准库的时钟配置


2.1 stm32启动文件


首先打开startup_stm32f10x_hd.s,该文件为stm32的启动文件,在该文件内会发现有这么一块用汇编写的代码。


      Reset_Handler   PROC

            EXPORT  Reset_Handler    [WEAK]

            IMPORT  __main

            IMPORT  SystemInit

            LDR     R0, =SystemInit

            BLX     R0               

            LDR     R0, =__main

            BX      R0

            ENDP

 


通过这段汇编代码可以看出,程序在执行main函数之前,会先执行SystemInit函数。


2.2 SystemInit函数详解


void SystemInit (void)

{

  /* Reset the RCC clock configuration to the default reset state(for debug purpose) */

  /* Set HSION bit */

  RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;


  /* Reset SW, HPRE, PPRE1, PPRE2, ADCPRE and MCO bits */

#ifndef STM32F10X_CL

  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF8FF0000;

#else

  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF0FF0000;

#endif /* STM32F10X_CL */   


  /* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */

  RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;


  /* Reset HSEBYP bit */

  RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;


  /* Reset PLLSRC, PLLXTPRE, PLLMUL and USBPRE/OTGFSPRE bits */

  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xFF80FFFF;


#ifdef STM32F10X_CL

  /* Reset PLL2ON and PLL3ON bits */

  RCC->CR &= (uint32_t)0xEBFFFFFF;


  /* Disable all interrupts and clear pending bits  */

  RCC->CIR = 0x00FF0000;


  /* Reset CFGR2 register */

  RCC->CFGR2 = 0x00000000;

#elif defined (STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL) || (defined STM32F10X_HD_VL)

  /* Disable all interrupts and clear pending bits  */

  RCC->CIR = 0x009F0000;


  /* Reset CFGR2 register */

  RCC->CFGR2 = 0x00000000;      

#else

  /* Disable all interrupts and clear pending bits  */

  RCC->CIR = 0x009F0000;

#endif /* STM32F10X_CL */


#if defined (STM32F10X_HD) || (defined STM32F10X_XL) || (defined STM32F10X_HD_VL)

  #ifdef DATA_IN_ExtSRAM

    SystemInit_ExtMemCtl(); 

  #endif /* DATA_IN_ExtSRAM */

#endif 


  /* Configure the System clock frequency, HCLK, PCLK2 and PCLK1 prescalers */

  /* Configure the Flash Latency cycles and enable prefetch buffer */

  SetSysClock();


#ifdef VECT_TAB_SRAM

  SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM. */

#else

  SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH. */

#endif 

}

 

打开内部8M时钟


RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001

 

通过查看寄存器手册可知,这段代码为打开内部8M时钟。

d286b27c01586c50bc68f4f8df5fefd3_wKgZomTntXKAB842AADUtxemXKI285.png

设置时钟配置寄存器


 


#ifndef STM32F10X_CL

  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF8FF0000;

#else

  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF0FF0000;

#endif /* STM32F10X_CL */   

 


对应寄存器说明可查看《STM32中文参考手册_V10》的6.3.2 时钟配置寄存器(RCC_CFGR)章节。


后续代码,有兴趣可根据《STM32中文参考手册_V10》手册,查看代码具体作用。


2.3 SetSysClock()函数详解


 


static void SetSysClock(void)

{

#ifdef SYSCLK_FREQ_HSE

  SetSysClockToHSE();

#elif defined SYSCLK_FREQ_24MHz

  SetSysClockTo24();

#elif defined SYSCLK_FREQ_36MHz

  SetSysClockTo36();

#elif defined SYSCLK_FREQ_48MHz

  SetSysClockTo48();

#elif defined SYSCLK_FREQ_56MHz

  SetSysClockTo56();  

#elif defined SYSCLK_FREQ_72MHz

  SetSysClockTo72();

#endif

}

 


system_stm32f10x.c文件中会根据芯片的型号定义对应的宏


 


#if defined (STM32F10X_LD_VL) || (defined STM32F10X_MD_VL) || (defined STM32F10X_HD_VL)

/* #define SYSCLK_FREQ_HSE    HSE_VALUE */

 #define SYSCLK_FREQ_24MHz  24000000

#else

/* #define SYSCLK_FREQ_HSE    HSE_VALUE */

/* #define SYSCLK_FREQ_24MHz  24000000 */ 

/* #define SYSCLK_FREQ_36MHz  36000000 */

/* #define SYSCLK_FREQ_48MHz  48000000 */

/* #define SYSCLK_FREQ_56MHz  56000000 */

#define SYSCLK_FREQ_72MHz  72000000

#endif

 


3. 时钟配置函数


3.1 时钟初始化配置函数


 


void SystemInit(void);

SYSCLK(系统时钟)=72MHZ;

AHB总线时钟(HCLK=SYSCLK)=72MHZ;

APB1总线时钟(PCLK1=SYSCLK/2)=36MHZ;

APB2总线时钟(PCLK1=SYSCLK/1)=72MHZ;

PLL主时钟=72MHZ;

 


3.2 外设时钟使能配置函数


 


void RCC_AHBPeriphClockCmd(uint32_t RCC_AHBPeriph, FunctionalState NewState);

void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState);

void RCC_APB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB1Periph, FunctionalState NewState);

 


3.3 时钟源使能函数


 


void RCC_HSICmd(FunctionalState NewState);

void RCC_LSICmd(FunctionalState NewState);

void RCC_PLLCmd(FunctionalState NewState);

void RCC_RTCCLKCmd(FunctionalState NewState);

 


3.4 时钟源和倍频因子配置函数


 


void RCC_HSEConfig(uint32_t RCC_HSE);

void RCC_SYSCLKConfig(uint32_t RCC_SYSCLKSource);

void RCC_HCLKConfig(uint32_t RCC_SYSCLK);

void RCC_PCLK1Config(uint32_t RCC_HCLK);

void RCC_PCLK2Config(uint32_t RCC_HCLK);

 


3.5 外设时钟复位函数


 


void RCC_APB2PeriphResetCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState);

void RCC_APB1PeriphResetCmd(uint32_t RCC_APB1Periph, FunctionalState NewState);

 


3.6 自定义系统时钟


 


void RCC_HSE_Config(u32 div,u32 pllm)

{

    RCC_DeInit();

    RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

    if(RCC_WaitForHSEStartUp()==SUCCESS)

    {   

        RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

        RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

        RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

        RCC_PLLConfig(div,pllm);

        RCC_PLLCmd(ENABLE);     

    while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY)==RESET)

        RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK)

    while(RCC_GetSCLKSource()!=0x08);


    }

}


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