STM32学习笔记(二)——STM32 时钟系统

众所周知,时钟系统是 CPU 的脉搏,就像人的心跳一样。所以时钟系统的重要性就不言而喻了。
首先让我们来看看 STM32 的时钟系统图吧:

在这里插入图片描述

在 STM32 中有五个时钟源,为 HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。从时钟频率来分可以分为高速时钟源和低速时钟源,在这 5 个中 HIS,HSE 以及 PLL 是高速时钟,LSI 和 LSE 是低速时钟。从来源可分为外部时钟源和内部时钟源,外部时钟源就是从外部通过接晶振的方式获取时钟源,其中 HSE 和 LSE 是外部时钟源,其他的是内部时钟源。

、HSI 是高速内部时钟,RC 振荡器,频率为 8MHz。
、HSE 是高速外部时钟,可接石英/陶瓷谐振器,或者接外部时钟源,频率范围为4MHz~16MHz。我们的开发板接的是 8M 的晶振。
、LSI 是低速内部时钟,RC 振荡器,频率为 40kHz。独立看门狗的时钟源只能是 LSI,同时 LSI 还可以作为 RTC 的时钟源。
、LSE 是低速外部时钟,接频率为 32.768kHz 的石英晶体。这个主要是 RTC 的时钟源。
、PLL 为锁相环倍频输出,其时钟输入源可选择为HSI/2、HSE 或者 HSE/2。倍频可选择为2~16 倍,但是其输出频率最大不得超过 72MHz。

这 5 个时钟源是给各个外设以及系统提供时钟的方法:
A. MCO 是 STM32 的一个时钟输出 IO(PA8),它可以选择一个时钟信号输出,可以选择为 PLL 输出的 2 分频、HSI、HSE、或者系统时钟。这个时钟可以用来给外部其他系统提供时钟源。
B. 这里是 RTC 时钟源,从图上可以看出,RTC 的时钟源可以选择 LSI,LSE,以及HSE 的 128 分频。
C. 从图中可以看出 C 处 USB 的时钟是来自 PLL 时钟源。STM32 中有一个全速功能的 USB 模块,其串行接口引擎需要一个频率为 48MHz 的时钟源。该时钟源只能从 PLL 输出端获取,可以选择为 1.5 分频或者 1 分频,也就是,当需要使用 USB模块时,PLL 必须使能,并且时钟频率配置为 48MHz 或 72MHz。
D. D 处就是 STM32 的系统时钟 SYSCLK,它是供 STM32 中绝大部分部件工作的时钟源。系统时钟可选择为 PLL 输出、HSI 或者 HSE。系统时钟最大频率为 72MHz,
当然你也可以超频,不过一般情况为了系统稳定性是没有必要冒风险去超频的。
E. 这里的 E 处是指其他所有外设。从时钟图上可以看出,其他所有外设的时钟最终来源都是 SYSCLK。SYSCLK 通过 AHB 分频器分频后送给各模块使用。这些模块包括:
①、AHB 总线、内核、内存和 DMA 使用的 HCLK 时钟。
②、通过 8 分频后送给 Cortex 的系统定时器时钟(systick)
③、直接送给 Cortex 的空闲运行时钟 FCLK。
④、送给 APB1 分频器。APB1 分频器输出一路供 APB1 外设使用(PCLK1,最大频率 36MHz),另一路送给定时器(Timer)2、3、4 倍频器使用。
⑤、送给 APB2 分频器。APB2 分频器分频输出一路供 APB2 外设使用(PCLK2,最大频率 72MHz),另一路送给定时器(Timer)1 倍频器使用。

注意 APB1 和 APB2 的区别,APB1 上面连接的是低速外设,包括电源接口、备份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3 等等,APB2 上面连接的是高速外设包括 UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、所有普通 IO 口(PA~PE)、第二功能 IO 口等。 APB2 下面所挂的外设的时钟要比 APB1 的高。
在以上的时钟输出中,有很多是带使能控制的,例如 AHB 总线时钟、内核时钟、各种 APB1外设、APB2 外设等等。当需要使用某模块时,记得一定要先使能对应的时钟。

STM32 时钟系统的配置除了初始化的时候在system_stm32f10x.c 中的 SystemInit()函数中外,其他的配置主要在 stm32f10x_rcc.c 文件中。在设置时钟的时候,一定要仔细参考 STM32 的时钟图。这里需要指明一下,对于系统时钟,默认情况下是在 SystemInit 函数的 SetSysClock()函数中间判断的,而设置是通过宏定义设置的。我们可以看看 SetSysClock()函数体:

static void SetSysClock(void)
{
#ifdef SYSCLK_FREQ_HSESetSysClockToHSE();
#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
}

这段代码就是判断系统宏定义的时钟是多少,然后设置相应值。系统默认宏定义是 72MHz:

#define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000

如果要设置为 36MHz,只需要注释掉上面代码,然后加入下面代码即可:

#define SYSCLK_FREQ_36MHz 36000000

当设置好系统时钟后,可以通过变量 SystemCoreClock 获取系统时钟值,如果系统是 72M 时钟,那么SystemCoreClock=72000000。这是在 system_stm32f10x.c 文件中设置的:

#ifdef SYSCLK_FREQ_HSE
 uint32_t SystemCoreClock = SYSCLK_FREQ_HSE; 
#elif defined SYSCLK_FREQ_36MHz
 uint32_t SystemCoreClock = SYSCLK_FREQ_36MHz; 
#elif defined SYSCLK_FREQ_48MHz
 uint32_t SystemCoreClock = SYSCLK_FREQ_48MHz; 
#elif defined SYSCLK_FREQ_56MHz
 uint32_t SystemCoreClock = SYSCLK_FREQ_56MHz; 
#elif defined SYSCLK_FREQ_72MHz
 uint32_t SystemCoreClock = SYSCLK_FREQ_72MHz; 
#else 
 uint32_t SystemCoreClock = HSI_VALUE; 
#endif

总结一下 SystemInit()函数中设置的系统时钟大小:
SYSCLK(系统时钟) =72MHz
AHB 总线时钟(使用 SYSCLK) =72MHz
APB1 总线时钟(PCLK1) =36MHz
APB2 总线时钟(PCLK2) =72MHz
PLL 时钟 =72MHz

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转载自blog.csdn.net/Summertrainxy/article/details/104933838
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