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2011-11-24 21:46:43

原文地址:STM32时钟控制RCC探究 作者:FreedomXura

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。
                                    点击进入看全图。
  
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。
 
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. #ifdef STM32F10X_CL
  14.   __IO uint32_t AHBRSTR;
  15.   __IO uint32_t CFGR2;
  16. #endif /* STM32F10X_CL */

  17. #if defined (STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL) || defined (STM32F10X_HD_VL)
  18.   uint32_t RESERVED0;
  19.   __IO uint32_t CFGR2;
  20. #endif /* STM32F10X_LD_VL || STM32F10X_MD_VL || STM32F10X_HD_VL */
  21. } 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. /* 这里是重置了RCC的设置,类似寄存器复位 */
  4. RCC_DeInit();

  5. /* 使能外部高速晶振 */
  6. RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

  7. /* 等待高速晶振稳定 */
  8. HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

  9. if (HSEStartUpStatus == SUCCESS)
  10. {
  11.     /* 使能flash预读取缓冲区 */
  12.     FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

  13.     /* 令Flash处于等待状态,2是针对高频时钟的,这两句跟RCC没直接关系,可以暂且略过 */
  14.     FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);

  15.     /* HCLK = SYSCLK 设置高速总线时钟=系统时钟*/
  16.     RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

  17.     /* PCLK2 = HCLK 设置低速总线2时钟=高速总线时钟*/
  18.     RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

  19.     /* PCLK1 = HCLK/2 设置低速总线1的时钟=高速时钟的二分频*/
  20.     RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

  21.     /* ADCCLK = PCLK2/6 设置ADC外设时钟=低速总线2时钟的六分频*/
  22.     RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);

  23.     /* Set PLL clock output to 72MHz using HSE (8MHz) as entry clock */
  24.     //这句很关键
  25.     /* 利用锁相环讲外部8Mhz晶振9倍频到72Mhz */
  26.     RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);

  27.     /* Enable PLL 使能锁相环*/
  28.     RCC_PLLCmd(ENABLE);


  29.     /* Wait till PLL is ready 等待锁相环输出稳定*/
  30.     while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
  31.     {}

  32.     /* Select PLL as system clock source 将锁相环输出设置为系统时钟 */
  33.     RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

  34.     /* Wait till PLL is used as system clock source 等待校验成功*/
  35.     while (RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
  36.     {}
  37. }

  38.     /* Enable FSMC, GPIOD, GPIOE, GPIOF, GPIOG and AFIO clocks */
  39.     //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
  40. RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_FSMC, ENABLE);

  41. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE |
  42.                          RCC_APB2Periph_GPIOF | RCC_APB2Periph_GPIOG |
  43.                          RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
  44. }
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

 
 
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