STM32——時鐘系統(tǒng)介紹
一、時鐘樹
?????? 普通的MCU,一般只要配置好GPIO 的寄存器,就可以使用了。STM32為了實現(xiàn)低功耗,設計了非常復雜的時鐘系統(tǒng),必須開啟外設時鐘才能使用外設資源。
? ? ? ? 左邊開始,從時鐘源一步步分配 到外設時鐘。
? ? ? ? 從時鐘頻率來說,又分為高速時鐘和低速時鐘,高速時鐘是提供給芯片主體的主時鐘,而低速時鐘只是提供給芯片中的 RTC(實時時鐘)及獨立看門狗使用。
? ? ? ? 從芯片角度來說,時鐘源分為內部時鐘與外部時鐘源,內部時鐘是在芯片內部 RC 振蕩器產生的,起振較快,所以時鐘在芯片剛上電的時候,默認使用 內部高速時鐘。而外部時鐘信號是由外部的晶振輸入的,在精度和穩(wěn)定性上都有很大優(yōu)勢,所以上電之后我們再通過軟件配置,轉而采用外部時鐘信號。
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二、4個時鐘源
高速外部時鐘(HSE):以外部晶振作時鐘源,晶振頻率可取范圍為4~16MHz,我們一般采用 8MHz 的晶振。
高速內部時鐘(HSI): 由內部 RC 振蕩器產生,頻率為 8MHz,但不穩(wěn)定。
低速外部時鐘(LSE):以外部晶振作時鐘源,主要提供給實時時鐘模 塊,所以一般采用 32.768KHz。
低速內部時鐘(LSI):由內部 RC 振蕩器產生,也主要提供給實時時鐘模 塊,頻率大約為 40KHz。
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三、高速外部時鐘HSE分析(8M)
1、 從左端的 OSC_OUT 和 OSC_IN 開始,這兩個引腳分別接到外部晶振的兩端。
2、 8MHz 的時鐘遇到了第一個分頻器PLLXTPRE( HSEdivider for PLLentry),在這個分頻器中,可以通過寄存器配置,選擇它的輸出。它的 輸出時鐘可以是對輸入時鐘的二分頻或不分頻。我們選擇不分頻,所以經過PLLXTPRE后,還是 8MHz 的時鐘。
3、 8MHz 的時鐘遇到開關PLLSRC(PLL entryclock source),我們可以選擇其輸出,輸出為外部高速時鐘( HSE)或是內部高速時鐘 ( HSI)。這里選擇輸出為 HSE,接著遇到鎖相環(huán)PLL, 具有倍頻作 用,在這里我們可以輸入倍頻因子PLLMUL(PLLmultiplicationfactor)。經過PLL 的時鐘稱為 PLLCLK。倍頻因子我們設定為 9 倍頻,也就是說,經過PLL之后,我們的時鐘從原來 8MHz 的 HSE 變?yōu)?72MHz。
4、 緊接著又遇到了一個開關SW,經過這個開關之后就是 STM32 的系統(tǒng)時鐘(SYSCLK)了。通過這個開關,可以切換SYSCLK 的時鐘源,可以選擇為 HSI、 PLLCLK、 HSE。我們選擇為 PLLCLK 時鐘,所以 SYSCLK 就 為 72MHz 了。
5、 PLLCLK 在輸入到 SW 前,還流向了 USB 預分頻器,這個分頻器輸出為USB 外設的時鐘( USBCLK)。
6、 回到 SYSCLK, SYSCLK 經過 AHB預分頻器,分頻后再輸入到其它外設。如輸出到稱為HCLK、 FCLK 的時鐘,還直接輸出到 SDIO 外設的SDIOCLK 時鐘、存儲器控制器 FSMC 的 FSMCCLK 時鐘,和作為 APB1、APB2 的預分頻器的輸入端。設置 AHB 預分頻器不分頻,即輸出的頻率為 72MHz。
7、 GPIO 外設是掛載在 APB2 總線上的, APB2 的時鐘是APB2預分頻器 的輸出,而 APB2 預分頻器的時鐘來源是AHB預分頻器。因此,把APB2
預分頻器設置為不分頻,那么我們就可以得到GPIO外設的時鐘也等于HCLK。
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四、HCLK、 FCLK、 PCLK1、 PCLK2
SYSCLK:系統(tǒng)時鐘, STM32大部分器件的時鐘來源。主要由AHB 預分頻器分配到各個部件。
HCLK:由 AHB 預分頻器直接輸出得到,它是高速總線 AHB 的時鐘信號,提供給存儲器,DMA 及cortex 內核,是cortex 內核運行的時鐘,cpu主頻就是這個信號,它的大小與STM32 運算速度,數據存取速度密切相關。
FCLK:同樣由 AHB 預分頻器輸出得到,是內核的“自由運行時鐘”?!白杂伞北憩F(xiàn)在它不來自時鐘HCLK,因此在HCLK時鐘停止時FCLK也繼續(xù)運行。它的存在,可以保證在處理器休眠時,也能夠采樣和到中斷和跟蹤休眠事件。
PCLK1:外設時鐘,由 APB1預分頻器輸出得到,最大頻率為36MHz, 提供給掛載在 APB1 總線上的外設。
PCLK2:外設時鐘,由 APB2預分頻器輸出得到,最大頻率可為72MHz,提供給掛載在 APB2 總線上的外設。
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五、寄存器
//================================================================= typedef?struct { ??__IO?uint32_t?CR;???????//?時鐘控制寄存器 ??__IO?uint32_t?CFGR;?????//?時鐘配置寄存器 ??__IO?uint32_t?CIR;??????//?時鐘中斷寄存器 ??__IO?uint32_t?APB2RSTR;?//?APB2外設復位寄存器 ??__IO?uint32_t?APB1RSTR;?//?APB1外設復位寄存器 ??__IO?uint32_t?AHBENR;???//?AHB外設時鐘使能寄存器 ??__IO?uint32_t?APB2ENR;??//?APB2外設時鐘使能寄存器 ??__IO?uint32_t?APB1ENR;??//?APB1外設時鐘使能寄存器 ??__IO?uint32_t?BDCR;?????//?備份域控制寄存器 ??__IO?uint32_t?CSR;??????//?控制/狀態(tài)寄存器 #ifdefSTM32F10X_CL ??__IO?uint32_t?AHBRSTR; ??__IO?uint32_t?CFGR2; #endif/*?STM32F10X_CL?*/ #if?defined?(STM32F10X_LD_VL)?||?defined?(STM32F10X_MD_VL)?||?defined(STM32F10X_HD_VL) ??uint32_t?RESERVED0; ??__IO?uint32_t?CFGR2; #endif/*?STM32F10X_LD_VL?||?STM32F10X_MD_VL?||?STM32F10X_HD_VL?*/ }?RCC_TypeDef; #define?CRC_BASE????????????(AHBPERIPH_BASE?+0x3000) #define?RCC?????????????????((RCC_TypeDef?*)RCC_BASE) voidRCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t?RCC_APB2Periph,?FunctionalState?NewState) { ??/*?Check?the?parameters?*/ ??assert_param(IS_RCC_APB2_PERIPH(RCC_APB2Periph)); ??assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState)); ??if?(NewState?!=?DISABLE) ??{ ????RCC->APB2ENR?|=?RCC_APB2Periph; ??} ??else ??{ ????RCC->APB2ENR?&=?~RCC_APB2Periph; ??} }