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STM32的时钟系统是由哪些部分组成的

什么是STM32

STM32的时钟系统是由哪些部分组成的?

回帖(1)

刘嵩

2021-10-20 15:21:27
  去学习除去了解该入门学习灯程序衍生出的stm32基础中的基础外,我们还需要有心的概念,本篇记录将stm32的五系统。
  1、STM32的概念介绍
  幅幅图时stm32的
  
  车载设备1)蓝底框表示有机源,即:
  ①HSI是高速内部控制器,RC,频率为8MHz
  ②HS是高速外部设备,可接石英陶瓷器,或者接外部时钟源,频率范围为4MHz时〜16MHz的。
  ③LSI是低速内部时钟,RC振荡器,频率为40kHz的。(WDG看门狗使用该时钟源)
  ④LSE是低速外部时钟,接频率为32.768kHz的的石英晶体。(RTC实时
  显示器使用该电容源)⑤PLL为锁相环倍频输出,其输入源选择为HSI/2、HSE或HSE/2。倍频性能为2~16倍,但输出频率最大不得7MHz。
  其中HSE和LSE是通过外部的外部晶振输入的,一共四个脚管HSE的输入管脚是OSC_IN和OSC_OUT(8M),
  LSE的管脚对应的通常为OSC32_IN和OSC32_OUT(32.768kHz2)
  梯形表示器,例如:
  
  梯形表示SYSCLK系统来源的形式可以使HSIRCCLKPLL、HSSc(即HSI标签、HSE标签、PLL)
  3)绿色方框表示预分频器(prescaler)
  4)该图片如何,
  
  比如下图:上图深红色的路线来解释:PLL的源源经过前面的选择器按照实际为8MHz,PLL 9倍频后PLLCLK的频率为72MHz,则选择器SYSCLK(系统时钟)频率为72MHz,经过AHB分频器1分频后HCLK输出频率72MHz,APB1分频器2分频后PCLK1频率为36MHz;经过APB2分频器1分频后PCLK2频率为72MHz 。
  5)时钟输出MCO脚(PA8),可以选择PLL输出的2分频,HSI,HSE或者系统时钟。
  
  6)任何一个外设在使用之前,必须首先使能其相应的时钟。
  7)需要记住几个重要的
  时钟- SYSCLK(系统时钟)
  - AHB 总线时钟
  - APB1,最高
  时钟到(低速)速度 速度 36MHz - APB2 总线时钟(高速),速度最高到 72MHz
  - PLL
  时钟目录贴一张《STM32中文》手册“中的时钟图,该图和上面的图表示的意思是一致的,我们看看官方是如何展示时钟框图的。
  
  2,(时钟控制)RCC寄存器
  typedef struct
  {
  __IO uint32_t CR; //HSI,HSE,CSS,PLL等的使能和就绪标志位
  __IO uint32_t CFGR; //PLL等的时钟源选择,分频系数设定
  __IO uint32_t CIR; //清除/使能 时钟就绪中断
  __IO uint32_t APB2RSTR; //APB2线上外设复位寄存器
  __IO uint32_t APB1RSTR; //APB1线上外设复位寄存器
  __IO uint32_t AHBENR; //DMA,SDIO等时钟使能
  __IO uint32_t APB2ENR; //APB2线上外设时钟使能
  __IO uint32_t APB1ENR; //APB1线上外设时钟使能
  __IO uint32_t BDCR; //备份域控制寄存器
  __IO uint32_t CSR; //控制状态寄存器
  } RCC_TypeDef;
  上面是RCC芯片的结构体定义,结构体中的每个变量的哪个位代表什么需要我们参考《STM32中文手册》第6章的6.3小节RCC控制器描述来了解,现仅对一个变量CR贴出参考手册的描述,其他的资料了,参考手册目录。
  
  3、系统
  初始化对界面控制器的概念性的介绍,在写程序时我们一般不直接操作 RCC_TypeDef结构体,而是调用相应的库函数来编程。
  在此我们先看一下库函数中系统默认如何初始化这些寄存器的,我们先看一段汇编程序,我们知道ç中默认的程序入口是主函数,那主函数的如何调用的呢,我们先来看看以下程序(该程序在startup_stm32f10x_hd.s中可以找到):
  ; Reset handler
  Reset_Handler PROC
  EXPORT Reset_Handler [WEAK]
  IMPORT __main
  IMPORT SystemInit
  LDR R0, =SystemInit
  BLX R0
  LDR R0, =__main
  BX R0
  ENDP
  从上面的程序中可以实现在main函数调用前,调用了SystemInit函数,该函数的定义可以在system_stm32f10x.c中找到,源码如下:
  #if defined (STM32F10X_LD_VL) || (defined STM32F10X_MD_VL) || (defined STM32F10X_HD_VL)
  /* #define SYSCLK_FREQ_HSE HSE_VALUE */
  #define SYSCLK_FREQ_24MHz 24000000
  #else
  /* #define SYSCLK_FREQ_HSE HSE_VALUE */
  /* #define SYSCLK_FREQ_24MHz 24000000 */
  /* #define SYSCLK_FREQ_36MHz 36000000 */
  /* #define SYSCLK_FREQ_48MHz 48000000 */
  /* #define SYSCLK_FREQ_56MHz 56000000 */
  #define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000
  #endif
  /*!《 Uncomment the following line if you need to use external SRAM mounted
  on STM3210E-EVAL board (STM32 High density and XL-density devices) or on
  STM32100E-EVAL board (STM32 High-density value line devices) as data memory */
  #if defined (STM32F10X_HD) || (defined STM32F10X_XL) || (defined STM32F10X_HD_VL)
  /* #define DATA_IN_ExtSRAM */
  #endif
  /*******************************************************************************
  * Clock Definitions
  *******************************************************************************/
  #ifdef SYSCLK_FREQ_HSE
  uint32_t SystemCoreClock = SYSCLK_FREQ_HSE; /*!《 System Clock Frequency (Core Clock) */
  #elif defined SYSCLK_FREQ_24MHz
  uint32_t SystemCoreClock = SYSCLK_FREQ_24MHz; /*!《 System Clock Frequency (Core Clock) */
  #elif defined SYSCLK_FREQ_36MHz
  uint32_t SystemCoreClock = SYSCLK_FREQ_36MHz; /*!《 System Clock Frequency (Core Clock) */
  #elif defined SYSCLK_FREQ_48MHz
  uint32_t SystemCoreClock = SYSCLK_FREQ_48MHz; /*!《 System Clock Frequency (Core Clock) */
  #elif defined SYSCLK_FREQ_56MHz
  uint32_t SystemCoreClock = SYSCLK_FREQ_56MHz; /*!《 System Clock Frequency (Core Clock) */
  #elif defined SYSCLK_FREQ_72MHz
  uint32_t SystemCoreClock = SYSCLK_FREQ_72MHz; /*!《 System Clock Frequency (Core Clock) */
  #else /*!《 HSI Selected as System Clock source */
  uint32_t SystemCoreClock = HSI_VALUE; /*!《 System Clock Frequency (Core Clock) */
  #endif
  __I uint8_t AHBPrescTable[16] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9};
  static void SetSysClock(void);
  /**
  * @brief Setup the microcontroller system
  * Initialize the Embedded Flash Interface, the PLL and update the
  * SystemCoreClock variable.
  * @note This function should be used only after reset.
  * @param None
  * @retval None
  */
  void SystemInit (void)
  {
  /* Reset the RCC clock configuration to the default reset state(for debug purpose) */
  /* Set HSION bit */
  RCC-》CR |= (uint32_t)0x00000001;
  /* Reset SW, HPRE, PPRE1, PPRE2, ADCPRE and MCO bits */
  #ifndef STM32F10X_CL
  RCC-》CFGR &= (uint32_t)0xF8FF0000;
  #else
  RCC-》CFGR &= (uint32_t)0xF0FF0000;
  #endif /* STM32F10X_CL */
  /* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */
  RCC-》CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;
  /* Reset HSEBYP bit */
  RCC-》CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;
  /* Reset PLLSRC, PLLXTPRE, PLLMUL and USBPRE/OTGFSPRE bits */
  RCC-》CFGR &= (uint32_t)0xFF80FFFF;
  #ifdef STM32F10X_CL
  /* Reset PLL2ON and PLL3ON bits */
  RCC-》CR &= (uint32_t)0xEBFFFFFF;
  /* Disable all interrupts and clear pending bits */
  RCC-》CIR = 0x00FF0000;
  /* Reset CFGR2 register */
  RCC-》CFGR2 = 0x00000000;
  #elif defined (STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL) || (defined STM32F10X_HD_VL)
  /* Disable all interrupts and clear pending bits */
  RCC-》CIR = 0x009F0000;
  /* Reset CFGR2 register */
  RCC-》CFGR2 = 0x00000000;
  #else
  /* Disable all interrupts and clear pending bits */
  RCC-》CIR = 0x009F0000;
  #endif /* STM32F10X_CL */
  #if defined (STM32F10X_HD) || (defined STM32F10X_XL) || (defined STM32F10X_HD_VL)
  #ifdef DATA_IN_ExtSRAM
  SystemInit_ExtMemCtl();
  #endif /* DATA_IN_ExtSRAM */
  #endif
  /* Configure the System clock frequency, HCLK, PCLK2 and PCLK1 prescalers */
  /* Configure the Flash Latency cycles and enable prefetch buffer */
  SetSysClock();
  #ifdef VECT_TAB_SRAM
  SCB-》VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM. */
  #else
  SCB-》VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH. */
  #endif
  }
  /**
  * @brief Configures the System clock frequency, HCLK, PCLK2 and PCLK1 prescalers.
  * @param None
  * @retval None
  */
  static 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
  /* If none of the define above is enabled, the HSI is used as System clock
  source (default after reset) */
  }
  1)从上面代码逐行往下看,我们知道我们前面的程序 定义的宏定义是 STM32F10X_HD,如下图
  
  2)从而在初始化器确定了系统频率为(72MHz):‘#define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000’初始化智能
  的状态为:
  系统时钟 72MHz
  AHB 72MHz
  PCLK1 36MHz
  PCLK2 72MHz
  锁相环 72MHz
  3)SystemInit()函数的第一行代码RCC-》CR|=(uint32_t)0x00000001;我们查手册CR第一位置1,表示开启了8MHz的内部代码,提交的代码阅读如该句,都需要参照手册来理解,在此不再说明。
  4)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。
  4、RCC配置库函数
  了解了stm32默认给我们配置未来的时钟源,若我们想自定义,则需要借助系统库来进行修改,那么我需要函数库函数stm32f10x_rcc.h里定义的库函数
  目录使能配置:
  RCC_LSEConfig() 、RCC_HSEConfig()、
  RCC_HSICmd() 、 RCC_LSICmd() 、 RCC_PLLCmd() ……
  时钟源相关配置:RCC_PLLConfig ()、 RCC_SYSCLKConfig() 、
  RCC_RTCCLKConfig() 。..
  分频系数选择配置:
  RCC_HCLKConfig() 、 RCC_PCLK1Config() 、 RCC_PCLK2Config()。..
  外设使能:
  RCC_APB1PeriphClockCmd(): //APB1线上外设使能
  RCC_APB2PeriphClockCmd(); //APB2线上外设时钟使能
  RCC_AHBPeriphClockCmd(); //AHB线上外设使能
  其他
  外部设备配置:RCC_ADCCLKConfig(); RCC_RTCCLKConfig();
  状态参数获取参数:
  RCC_GetClocksFreq();
  RCC_GetSYSCLKSource();
  RCC_GetFlagStatus()
  RCC中断相关函数:
  RCC_ITConfig() 、 RCC_GetITStatus() 、 RCC_ClearITPendingBit()。..
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