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stm32F103R6三种不同的时钟源有何作用

STM32F103R6有哪几种不同的时钟源呢？
stm32F103R6三种不同的时钟源有何作用？

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张琳

2021-11-22 10:41:43
　　概述
　　三种不同的时钟源可被用来驱动系统时钟（SYSCLK）：HSI（内部高速）振荡器时钟、HSE（外部高速）振荡器时钟、PLL（锁相环）时钟。
　　另外：
　　40kHz低速内部RC，可以用于驱动独立看门狗和通过程序选择驱动RTC。RTC用于从停机/待机模式下自动唤醒系统。
　　32.768kHz低速外部晶体也可用来通过程序选择驱动RTC（RTCCLK）。
　　当不被使用时，任一个时钟源都可被独立地启动或关闭，由此优化系统功耗。
　　
　　图 1时钟树
　　HSE时钟
　　高速外部时钟信号（HSE）由以下两种时钟源产生：HSE外部晶体/陶瓷谐振器和HSE用户外部时钟。
　　为了减少时钟输出的失真和缩短启动稳定时间，晶体/陶瓷谐振器和负载电容器必须尽可能地靠近振荡器引脚。负载电容值必须根据所选择的振荡器来调整。
　　外部时钟源（HSE旁路）
　　在这个模式里，必须提供外部时钟。它的频率最高可达25MHz。用户可通过设置在时钟控制寄存器中的HSEBYP和HSEON位来选择这一模式。外部时钟信号（50%占空比的方波、正弦波或三角波）必须连到SOC_IN引脚，同时保证OSC_OUT引脚悬空。见下图。
　　外部晶体/陶瓷谐振器（HSE晶体）
　　4~16Mz外部振荡器可为系统提供更为精确的主时钟。相关的硬件配置可参考下图。在时钟控制寄存器RCC_CR中的HSERDY位用来指示高速外部振荡器是否稳定。在启动时，直到这一位被硬件置’1’，时钟才被释放出来。如果在时钟中断寄存器RCC_CIR中允许产生中断，将会产生相应中断。 HSE晶体可以通过设置时钟控制寄存器里RCC_CR中的HSEON位被启动和关闭。
　　
　　图 2HSE时钟源
　　HSI时钟
　　HSI时钟信号由内部8MHz的RC振荡器产生，可直接作为系统时钟或在2分频后作为PLL输入。HSI RC振荡器能够在不需要任何外部器件的条件下提供系统时钟。它的启动时间比HSE晶体振荡器短。然而，即使在校准之后它的时钟频率精度仍较差。
　　制造工艺决定了不同芯片的RC振荡器频率会不同，这就是为什么每个芯片的HSI时钟频率在出厂前已经被ST校准到1%（25°C）的原因。系统复位时，工厂校准值被装载到时钟控制寄存器的HSICAL［7:0］位。 如果用户的应用基于不同的电压或环境温度，这将会影响RC振荡器的精度。可以通过时钟控制寄存器里的HSITRIM［4:0］位来调整HSI频率。
　　时钟控制寄存器中的HSIRDY位用来指示HSI RC振荡器是否稳定。在时钟启动过程中，直到这一位被硬件置’1’，HSI RC输出时钟才被释放。HSI RC可由时钟控制寄存器中的HSION位来启动和关闭。 如果HSE晶体振荡器失效，HSI时钟会被作为备用时钟源。
　　PLL
　　内部PLL可以用来倍频HSI RC的输出时钟或HSE晶体输出时钟。
　　PLL的设置（选择HIS振荡器除2或HSE振荡器为PLL的输入时钟，和选择倍频因子）必须在其被激活前完成。一旦PLL被激活，这些参数就不能被改动。
　　如果PLL中断在时钟中断寄存器里被允许，当PLL准备就绪时，可产生中断申请。
　　如果需要在应用中使用USB接口，PLL必须被设置为输出48或72MHZ时钟，用于提供48MHz的USBCLK时钟。
　　LSE时钟
　　LSE晶体是一个32.768kHz的低速外部晶体或陶瓷谐振器。它为实时时钟或者其他定时功能提供一个低功耗且精确的时钟源。 LSE晶体通过在备份域控制寄存器（RCC_BDCR）里的LSEON位启动和关闭。 在备份域控制寄存器（RCC_BDCR）里的LSERDY指示LSE晶体振荡是否稳定。在启动阶段，直到这个位被硬件置’1’后，LSE时钟信号才被释放出来。如果在时钟中断寄存器里被允许，可产生中断申请。
　　外部时钟源（LSE旁路）
　　在这个模式里必须提供一个32.768kHz频率的外部时钟源。你可以通过设置在备份域控制寄存器（RCC_BDCR）里的LSEBYP和LSEON位来选择这个模式。具有50%占空比的外部时钟信号。
　　LSI时钟
　　LSI RC担当一个低功耗时钟源的角色，它可以在停机和待机模式下保持运行，为独立看门狗和自动唤醒单元提供时钟。LSI时钟频率大约40kHz（在30kHz和60kHz之间）。
　　LSI RC可以通过控制/状态寄存器（RCC_CSR）里的LSION位来启动或关闭。
　　在控制/状态寄存器（RCC_CSR）里的LSIRDY位指示低速内部振荡器是否稳定。在启动阶段，直到这个位被硬件设置为’1’后，此时钟才被释放。如果在时钟中断寄存器（RCC_CIR）里被允许，将产生LSI中断申请。
　　系统时钟（SYSCLK）选择
　　系统复位后，HSI振荡器被选为系统时钟。当时钟源被直接或通过PLL间接作为系统时钟时，它将不能被停止。 只有当目标时钟源准备就绪了（经过启动稳定阶段的延迟或PLL稳定），从一个时钟源到另一个时钟源的切换才会发生。在被选择时钟源没有就绪时，系统时钟的切换不会发生。直至目标时钟源就绪，才发生切换。 在时钟控制寄存器（RCC_CR）里的状态位指示哪个时钟已经准备好了，哪个时钟目前被用作系统时钟。
　　时钟安全系统（CSS）
　　时钟安全系统可以通过软件被激活。一旦其被激活，时钟监测器将在HSE振荡器启动延迟后被使能，并在HSE时钟关闭后关闭。 如果HSE时钟发生故障，HSE振荡器被自动关闭，时钟失效事件将被送到高级定时器（TIM1和TIM8）的刹车输入端，并产生时钟安全中断CSSI，允许软件完成营救操作。此CSSI中断连接到Cortex™-M3的NMI中断（不可屏蔽中断）。
　　时钟输出
　　微控制器允许输出时钟信号到外部MCO引脚。 相应的GPIO端口寄存器必须被配置为相应功能。以下四个时钟信号可被选作MCO时钟（见图一）：
　　● SYSCLK
　　● HSI
　　● HSE
　　● 2分频的PLL时钟
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