stm32系统时钟详解&&移植

写作原由：今日接手用stm32f100xx芯片开发的项目，以前用的是stm8s 和stm32f103xx芯片；因为在别人的项目代码的基础上做2次开发，但是发现那个代码main函数中没有对系统时钟的设置的相关函数，一直纳闷，但也没有深究，直至昨日 调试时出现串口收发数据出错，源代码在原项目的板子上串口发送、接收数据正常，同样程序在项目板子上收发的数据不正确， 两块板子芯片一样，串口收发管脚一样，最后发现原来板子外部晶振是8MHZ ,新板子外部晶振是12MHZ;  而在STM32固件库中，默认的外部晶振是8MHZ，由于时钟源不正确，导致波特率不正确，当然收发的数据也不正确了.....我勒个去！都怪自己平时看问题“不求甚解”。

（波特率与时钟源关系公式：IntegerDivider = ((PCLKx) / (16 * (USART_InitStruct->USART_BaudRate)))

为了深入思考，我提出了一些疑问，通过解答这些问题更深入的了解时钟；

问题一：对系统时钟的设置的相关函数,在main函数中找不到，那在哪里？还是说根本没有对系统时钟进行配置？

问题二：既然用了外部晶振做系统时钟，那为什么没看到启动外部晶振的操作？

问题三：串口的时钟源是什么？串口时钟源跟系统时钟的关系？

问题四：程序中串口时钟源是怎样实现对波特率的关系的？

现附上我找到上面3个问题答案做的一张框架图：希望博友参考此图理解我后面的内容：

在进入主题之前我们先了解一些必要的基础知识----stm32系列芯片的种类和型号：

startup_stm32f10x_cl.s 互联型的器件，STM32F105xx，STM32F107xx
startup_stm32f10x_hd.s 大容量的STM32F101xx，STM32F102xx，STM32F103xx
startup_stm32f10x_hd_vl.s 大容量的STM32F100xx
startup_stm32f10x_ld.s 小容量的STM32F101xx，STM32F102xx，STM32F103xx
startup_stm32f10x_ld_vl.s 小容量的STM32F100xx
startup_stm32f10x_md.s 中容量的STM32F101xx，STM32F102xx，STM32F103xx
startup_stm32f10x_md_vl.s 中容量的STM32F100xx  （我项目中用的是此款芯片 stm32f100CB）
startup_stm32f10x_xl.s FLASH在512K到1024K字节的STM32F101xx，STM32F102xx，STM32F103xx

cl：互联型产品，stm32f105/107系列
vl：超值型产品，stm32f100系列
xl：超高密度产品，stm32f101/103系列
ld：低密度产品，FLASH小于64K
md：中等密度产品，FLASH=64 or 128
hd：高密度产品，FLASH大于128

（下图中的startup_stm32f10_ld.s应改为：startup_stm32f10x_md_vl.s）

问题一：对系统时钟的设置的相关函数,在main函数中找不到，那在哪里？还是说根本没有对系统时钟进行配置？

解答：高人指点，我看了一下启动文件startup_stm32f10x_md_vl.s，其中有一段汇编：

; Reset handler routine  

1. Reset_Handler    PROC  

2.                  EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]  

3.      IMPORT  __main  

4.      IMPORT  SystemInit  

5.                  LDR     R0, =SystemInit  

6.                  BLX     R0  

7.                  LDR     R0, =__main  

8.                  BX      R0  

9.                  ENDP  

10.   

其中,

IMPORT __main IMPORT SystemInit      //IMPORT 声明了需要引用C语言中的main函数、systeminit函数，
LDR R0, = systeminint       //把systeminit 函数地址放到r0 寄存器；

BLX   R0    //跳到到R0 寄存器中的地址执行；

所以，在跳到main函数执行前，已经在SystemInit 函数中把系统时钟给设置好了；

问题二：既然用了外部晶振做系统时钟，那为什么没看到启动外部晶振的操作？

我们在解答这个问题前，先到SystemInit函数里面做更深入的了解：

1. void SystemInit (void)  

2. {  

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

4.   /* Set HSION bit */  

5.   RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;  

6.   

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

8. #ifndef STM32F10X_CL  

9.   RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF8FF0000;  

10. #else  

11.   RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF0FF0000;  

12. #endif /* STM32F10X_CL */     

13.     

14.   /* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */  

15.   RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;  

16.   

17.   /* Reset HSEBYP bit */  

18.   RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;  

19.   

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

21.   RCC->CFGR &= (uint32_t)0xFF80FFFF;  

22.   

23. #ifdef STM32F10X_CL  

24.   /* Reset PLL2ON and PLL3ON bits */  

25.   RCC->CR &= (uint32_t)0xEBFFFFFF;  

26.   

27.   /* Disable all interrupts and clear pending bits  */  

28.   RCC->CIR = 0x00FF0000;  

29.   

30.   /* Reset CFGR2 register */  

31.   RCC->CFGR2 = 0x00000000;  

32. #elif defined (STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL)   

33.   /* Disable all interrupts and clear pending bits  */  

34.   RCC->CIR = 0x009F0000;  

35.   

36.   /* Reset CFGR2 register */  

37.   RCC->CFGR2 = 0x00000000;        

38. #else  

39.   /* Disable all interrupts and clear pending bits  */  

40.   RCC->CIR = 0x009F0000;  

41. #endif /* STM32F10X_CL */  

42.       

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

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

45.   SetSysClock();  

46.   

47. #ifdef STM32F10X_HD  

48.   #ifdef DATA_IN_ExtSRAM  

49.     SystemInit_ExtMemCtl();   

50.   #endif /* DATA_IN_ExtSRAM */  

51. #endif /* STM32F10X_HD */    

52.   

53. }  

我们进入setsysclock()函数，看其中作了哪些操作：
 

1. /**  

2.   * @brief  Configures the System clock frequency, HCLK, PCLK2 and PCLK1 prescalers.  

3.   * @param  None  

4.   * @retval None  

5.   */  

6. static void SetSysClock(void)  

7. {  

8. #ifdef SYSCLK_FREQ_HSE  

9.   SetSysClockToHSE();  

10. #elif defined SYSCLK_FREQ_24MHz  

11.   SetSysClockTo24();  

12. #elif defined SYSCLK_FREQ_36MHz  

13.   SetSysClockTo36();  

14. #elif defined SYSCLK_FREQ_48MHz  

15.   SetSysClockTo48();  

16. #elif defined SYSCLK_FREQ_56MHz  

17.   SetSysClockTo56();    

18. #elif defined SYSCLK_FREQ_72MHz  

19.   SetSysClockTo72();  

20. #endif  

21.    

我项目中用的是此款芯片 stm32f100CB,内部晶振是24MHZ, 所以应进入执行SetSysClockTo24() 函数：

1. /**  

2.   * @brief  Sets System clock frequency to 24MHz and configure HCLK, PCLK2   

3.   *          and PCLK1 prescalers.  

4.   * @note   This function should be used only after reset.  

5.   * @param  None  

6.   * @retval None  

7.   */  

8. static void SetSysClockTo24(void)  

9. {  

10.   __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;  

11.     

12.   /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/      

13.   /* Enable HSE */      

14.   RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON); //开启外部晶振  

15.    

16.   /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */  

17.   do  

18.   {  

19.     HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;  

20.     StartUpCounter++;    

21.   } while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSEStartUp_TimeOut));  

22.   

23.   if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)//等待外部晶振起振  

24.   {  

25.     HSEStatus = (uint32_t)0x01;  

26.   }  

27.   else  

28.   {  

29.     HSEStatus = (uint32_t)0x00;  

30.   }    

31.   

32.   if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)  

33.   {  

34. #if !defined STM32F10X_LD_VL && !defined STM32F10X_MD_VL   

35.     /* Enable Prefetch Buffer */  

36.     FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;  

37.   

38.     /* Flash 0 wait state */  

39.     FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);  

40.     FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_0;      

41. #endif  

42.    

43.     /* HCLK = SYSCLK */  

44.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;  

45.         

46.     /* PCLK2 = HCLK */  

47.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;  

48.       

49.     /* PCLK1 = HCLK */  

50.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV1;  

51.       

52. #ifdef STM32F10X_CL  

53.     /* Configure PLLs ------------------------------------------------------*/  

54.     /* PLL configuration: PLLCLK = PREDIV1 * 6 = 24 MHz */   

55.     RCC->CFGR &= (uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLXTPRE | RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLMULL);  

56.     RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLXTPRE_PREDIV1 | RCC_CFGR_PLLSRC_PREDIV1 |   

57.                             RCC_CFGR_PLLMULL6);   

58.   

59.     /* PLL2 configuration: PLL2CLK = (HSE / 5) * 8 = 40 MHz */  

60.     /* PREDIV1 configuration: PREDIV1CLK = PLL2 / 10 = 4 MHz */         

61.     RCC->CFGR2 &= (uint32_t)~(RCC_CFGR2_PREDIV2 | RCC_CFGR2_PLL2MUL |  

62.                               RCC_CFGR2_PREDIV1 | RCC_CFGR2_PREDIV1SRC);  

63.     RCC->CFGR2 |= (uint32_t)(RCC_CFGR2_PREDIV2_DIV5 | RCC_CFGR2_PLL2MUL8 |  

64.                              RCC_CFGR2_PREDIV1SRC_PLL2 | RCC_CFGR2_PREDIV1_DIV10);  

65.     

66.     /* Enable PLL2 */  

67.     RCC->CR |= RCC_CR_PLL2ON;  

68.     /* Wait till PLL2 is ready */  

69.     while((RCC->CR & RCC_CR_PLL2RDY) == 0)  

70.     {  

71.     }     

72. #elif defined (STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL)  

73.     /*  PLL configuration:  = (HSE / 2) * 6 = 24 MHz */  

74.     RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE | RCC_CFGR_PLLMULL));  

75.     RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_PREDIV1 | RCC_CFGR_PLLXTPRE_PREDIV1_Div2 | RCC_CFGR_PLLMULL6);  

76. #else      

77.     /*  PLL configuration:  = (HSE / 2) * 6 = 24 MHz */  

78.     RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE | RCC_CFGR_PLLMULL));  

79.     RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLXTPRE_HSE_Div2 | RCC_CFGR_PLLMULL6);  

80. #endif /* STM32F10X_CL */  

81.   

82.     /* Enable PLL */  

83.     RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;  

84.   

85.     /* Wait till PLL is ready */  

86.     while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)  

87.     {  

88.     }  

89.   

90.     /* Select PLL as system clock source */  

91.     RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));  

92.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;      

93.   

94.     /* Wait till PLL is used as system clock source */  

95.     while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08)  

96.     {  

97.     }  

98.   }  

99.   else  

100.   { /* If HSE fails to start-up, the application will have wrong clock   

101.          configuration. User can add here some code to deal with this error */  

102.   }   

103. }  

104. #elif defined SYSCLK_FREQ_36MHz  

解析：

void SetSysClockTo24函数中主要做了下面几件事：（不同颜色功能分别对应上面对应颜色代码部分）

1.启动外部晶振作为系统时钟源；

2.等待外部晶振起振；

3.（起振后）对系统时钟源进行分频：（默认外部是HSE--8MHZ晶振）  PLL configuration: = (HSE / 2) * 6 = 24 MHz

4. 配置HCLK、PCLK1、PCLK2 与系统时钟源的关系；

问题三：串口的时钟源是什么？串口时钟源跟系统时钟的关系？

回答这个问题前，我们先来看stm32f100芯片手册数据图（第12页）：

从图里面我们可看出串口1的时钟源是PCLK1;

上面问题2的代码中我们看到PCLK1是时钟源24MHZ的1分频，即还是24MHZ;

问题四：程序中串口时钟源是怎样实现对波特率的关系的？

由问题3我们知道串口时钟源是24mhz,依据公式：IntegerDivider = ((PCLKx) / (16 * (USART_InitStruct->USART_BaudRate)))

库中自动设置IntegerDivider 存入寄存器中；

附加： 转自http://blog.sina.com.cn/s/blog_542bad910101g1gu.html

（1）

在KEIL下可以在项目的选项C/C++/PREPROMCESSOR symbols的Define栏里定义，比如STM32F10X_CL

也可以在STM32F10X.H里用宏定义

#if !defined (STM32F10X_LD) && !defined (STM32F10X_LD_VL) && !defined (STM32F10X_MD) && !defined (STM32F10X_MD_VL) && !defined (STM32F10X_HD) && !defined (STM32F10X_XL) && !defined (STM32F10X_CL)
           
   #define STM32F10X_HD     
             
#endif

(2)
如果芯片更换，除了做如上所述的更改外，还需以下几步

第一步  system_stm32f10x.c的系统主频率，依实际情况修改

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

 #define SYSCLK_FREQ_24MHz  24000000
#else
#define SYSCLK_FREQ_72MHz  72000000
#endif

另外外部时钟在文件：stm32f10x.h 依实际修改

第二步 定时器的参数依系统主时钟做适当修改

第三步 flash地址misc.h中的NVIC_VectTab_Flash 0x08000000 要与KEIL选项target的IROM1的地址一致，如果是IAP程序，依ISP程序占用大小，APP的FLASH地址向后延，比如0X8002000,那么KEIL选项target的IROM1的地址也要就0x8002000,SIZE因为ISP占用了2000，所以就为0x40000-0x2000,即只能填写0X3E000

 ISP程序与APP程序连接

 打开 User 选项卡  在 Run User Programs Before Build/Rebuild 中，勾选 Run#1，并在
其中填入
        D:\Keil\ARM\BIN40\fromelf.exe --bin -o ./obj/Project.bin ./obj/Project.axf
              其中，Project.bin 和 Project.axf 要和 Output 选项卡中的 Name  of  Executable  的名字

IAP我的总结

1 先FLASH_Unlock();

2 小于或等于128K的STM每页为1k bytes,大于128K的每页为2K BYTES,减去从地址0x8002000占用的0x2000后，算出页数，比如IAP占用8K,则64K的MD的STM32F系列用for(i=0;i<(64-8);i++) FLASH_ErasePage(0x8002000+0x400*i);循环按页擦除FLASH

3 按从外部串口获取到的数据，FLASH_ProgramWord(address,dat);//注意是按4字节方式写入的
 if (*(uint32_t*)address!= dat)//字编程后校验