STM32时钟详解

发布者:心灵捕手最新更新时间:2015-10-09 来源: eefocus关键字:STM32  时钟 手机看文章 扫描二维码
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在STM32 中,有五个时钟源,为HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。 其实是四个时钟源,如下图所示(灰蓝色),PLL 是由锁相环电路倍频
得到PLL 时钟。
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。
④、LSE 是低速外部时钟,接频率为32.768kHz 的石英晶体。
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。
STM32时钟详解
其中40kHz 的LSI 供独立看门狗IWDG 使用,另外它还可以被选择为实时时钟RTC 的时钟源。另外,实时时钟RTC 的时钟源还可以选择
LSE,或者是HSE 的128 分频。RTC 的时钟源通过RTCSEL[1:0]来选择。
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。
另外,STM32 还可以选择一个时钟信号输出到MCO 脚(PA8)上,可以选择为PLL 输出的2 分频、HSI、HSE、或者系统时钟。
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,它通过AHB 分频器分频后送给各模块使用,AHB 分频器可选择1、2、4、8、16、64、128、256、512 分频。其中AHB 分频器
输出的时钟送给5 大模块使用:
①、送给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。
③、直接送给Cortex 的空闲运行时钟FCLK。
④、送给APB1 分频器。APB1 分频器可选择1、2、4、8、16 分频,其输出一路供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。该倍频器可选择1 或者2 倍频,时钟输出供定时器2、3、4 使用。
⑤、送给APB2 分频器。APB2 分频器可选择1、2、4、8、16 分频,其输出一路供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。该倍频器可选择1 或者2 倍频,时钟输出供定时器1 使用。另外,APB2 分频器还有一路输出供
ADC 分频器使用,分频后送给ADC 模块使用。ADC 分频器可选择为2、4、6、8 分频。
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。
需要注意的是定时器的倍频器,当APB 的分频为1 时,它的倍频值为1,否则它的倍频值就为2。
连接在APB1(低速外设)上的设备有:电源接口、备份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3、SPI2、窗口看门狗、Timer2、
Timer3、Timer4。注意USB 模块虽然需要一个单独的48MHz 时钟信号,但它应该不是供USB 模块工作的时钟,而只是提供给串行接口
引擎(SIE)使用的时钟。USB 模块工作的时钟应该是由APB1 提供的。
连接在APB2(高速外设)上的设备有:UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、所有普通IO 口(PA~PE)、第二功能IO 口。[page]
对于单片机系统来说,CPU 和总线以及外设的时钟设置是非常重要的,因为没有时钟就没有时序。
由于时钟是一个由内而外的东西,具体设置要从寄存器开始。
RCC 寄存器结构,RCC_TypeDeff,在文件“stm32f10x.h”中定义如下: (v3.4 库)
1059 行->1081 行。
1. typedef struct
2. {
3. __IO uint32_t CR;
4. __IO uint32_t CFGR;
5. __IO uint32_t CIR;
6. __IO uint32_t APB2RSTR;
7. __IO uint32_t APB1RSTR;
8. __IO uint32_t AHBENR;
9. __IO uint32_t APB2ENR;
10. __IO uint32_t APB1ENR;
11. __IO uint32_t BDCR;
12. __IO uint32_t CSR;
13.
14. #ifdef STM32F10X_CL
15. __IO uint32_t AHBRSTR;
16. __IO uint32_t CFGR2;
17. #endif
18.
19. #if defined (STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL) || defined (STM32F10X_HD_VL)
20. uint32_t RESERVED0;
21. __IO uint32_t CFGR2;
22. #endif
23. } RCC_TypeDef;
一般板子上只有8Mhz 的晶振,而增强型最高工作频率为72Mhz,显然需要用PLL 倍频9 倍,这些设置都需要在初始化阶段完成。
使用HSE 时钟,程序设置时钟参数流程:
1、将RCC 寄存器重新设置为默认值 RCC_DeInit;
2、打开外部高速时钟晶振HSE RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
3、等待外部高速时钟晶振工作 HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
4、设置AHB 时钟 RCC_HCLKConfig;
5、设置高速AHB 时钟 RCC_PCLK2Config;
6、设置低速速AHB 时钟 RCC_PCLK1Config;
7、设置PLL RCC_PLLConfig;
8、打开PLL RCC_PLLCmd(ENABLE);
9、等待PLL 工作 while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
10、设置系统时钟 RCC_SYSCLKConfig;
11、判断是否PLL 是系统时钟 while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
12、打开要使用的外设时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd()/RCC_APB1PeriphClockCmd()
为了方便说明,借用一下例程的RCC 设置函数,并用中文注释的形式加以说明:
1. static void RCC_Config(void)
2. {
3.
4.
5. RCC_DeInit();
6.
7.
8. RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
9.
10.
11. HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
12.
13. if (HSEStartUpStatus == SUCCESS)
14. {
15.
16. FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
17.
18.
19. FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
20.
21.
22. RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
23.
24.
25. RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
26.
27.
28. RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);
29.
30.
31. RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
32.
33.
34. //这句很关键
35.
36. RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
37.
38.
39. RCC_PLLCmd(ENABLE);
40.
41.
42.
43. while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
44. {}
45.
46.
47. RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
48.
49.
50. while (RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
51. {}
52. }
53.
54.
55. //使能外围接口总线时钟,注意各外设的隶属情况,不同芯片的分配不同,到时候查手册就
可以
56. RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_FSMC, ENABLE);
57.
58. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE |
59. RCC_APB2Periph_GPIOF | RCC_APB2Periph_GPIOG |
60. RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
61. }
由上述程序可以看出系统时钟的设定是比较复杂的,外设越多,需要考虑的因素就越多。同时这种设定也是有规律可循的,设定参数
也是有顺序规范的,这是应用中应当注意的,例如PLL 的设定需要在使能之前,一旦PLL 使能后参数不可更改。
经过此番设置后,由于我的电路板上是8Mhz 晶振,所以系统时钟为72Mhz,高速总线和低速总线2 都为72Mhz,低速总线1 为36Mhz,
ADC 时钟为12Mhz,USB 时钟经过1.5 分频设置就可以实现48Mhz 的数据传输。
一般性的时钟设置需要先考虑系统时钟的来源,是内部RC 还是外部晶振还是外部的振荡器,是否需要PLL。然后考虑内部总线和外部
总线,最后考虑外设的时钟信号。遵从先倍频作为CPU 时钟,然后在由内向外分频,下级迁就上级的原则有点儿类似PCB 制图的规范
化要求,在这里也一样
注:
在 STM32 中,连接在APB1(低速外设)上的设备有:电源接口、备份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3、SPI2、窗口看门狗、Timer2、
Timer3、Timer4 。
连接在APB2(高速外设)上的设备有:GPIO_A-E、USART1、ADC1、ADC2、ADC3、TIM1、TIM8、SPI1、ALL。
程序举例:
APB1(低速外设)
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN, ENABLE);
APB2(高速外设)
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);

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