同一个电路,时钟越快功耗越大,同时抗电磁干扰能力也会越弱,所以对于较为复杂的MCU一般都是采取多时钟源的方法来解决这些问题。首先让我们来看看STM32的时钟系统图吧:
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。下面我们看看STM32的5个时钟源,我们讲解顺序是按图中红圈标示的顺序:
①、HSI是高速内部时钟,RC振荡器,频率为8MHz。
②、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。
③、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。
④、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。
⑤、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。
那么这5个时钟源是怎么给各个外设以及系统提供时钟的呢?这里我们将一一讲解。我们还是从图的下方讲解起吧,因为下方比较简单。图中我们用A~E标示我们要讲解的地方。
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了。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,也就是systick了。
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。
其中需要理解的是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。
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,里面有很多时钟设置函数,可以打开这个文件浏览一下,基本上看看函数的名称就知道这个函数的作用。在设置时钟的时候,一定要仔细参考STM32的时钟图,做到心中有数。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:
tatic 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
}
这段代码非常简单,就是判断系统宏定义的时钟是多少,然后设置相应值。我们系统默认宏定义是72MHz:
#defineSYSCLK_FREQ_72MHz72000000
如果你要设置为36MHz,只需要注释掉上面代码,然后加入下面代码即可:
#defineSYSCLK_FREQ_36MHz36000000
同时还要注意的是,当我们设置好系统时钟后,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
系统时钟系统初始化重要函数:SystemInit();使用V3.5版本的库函数,该函数在系统启动之后会自动调用:
初始化之前首先通过宏定义定义系统时钟频率:
#defineSYSCLK_FREQ_72MHz72000000
初始化之后的状态:
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
初始化之后可以通过变量SystemCoreClock获取系统变量。如果SYSCLK=72MHz,那么变量SystemCoreClock=72000000。
RCC配置相关头文件和固件库源文件
1、时钟使能配置:
RCC_LSEConfig()、RCC_HSEConfig()、
RCC_HSICmd()、RCC_LSICmd()、RCC_PLLCmd()……
2、时钟源相关配置:
RCC_PLLConfig()、RCC_SYSCLKConfig()、RCC_RTCCLKConfig()…
3、分频系数选择配置:
RCC_HCLKConfig()、RCC_PCLK1Config()、RCC_PCLK2Config()…
4、外设时钟使能:
RCC_APB1PeriphClockCmd()://APB1线上外设时钟使能
RCC_APB2PeriphClockCmd();//APB2线上外设时钟使能
RCC_AHBPeriphClockCmd();//AHB线上外设时钟使能
5.其他外设时钟配置:
RCC_ADCCLKConfig();RCC_RTCCLKConfig();
6、状态参数获取参数:
RCC_GetClocksFreq();
RCC_GetSYSCLKSource();
RCC_GetFlagStatus()
7.RCC中断相关函数:
RCC_ITConfig()、RCC_GetITStatus()、RCC_ClearITPendingBit()…