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STM32时钟理解

作者: 时间:2016-11-27 来源:网络 收藏

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(Timer1)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,(定时器时钟之前有一个乘法器,它的操作不是由程序控制的,是由硬件根据前一级的APB预分频器的输出自动选择)当APB的分频为1时(这个乘法器无作用),它的倍频值为1,否则它的倍频值就为2(即将APB预分频器输出的频率乘2,这样可以保证定时器可以得到最高的72MHz时钟脉冲)。

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。

在单片机系统中,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,组合电路需要好好理解清楚。

准备知识:
片上总线标准种类繁多,而由ARM公司推出的AMBA片上总线受到了广大IP开发商和SoC系统集成者的青睐,已成为一种流行的工业标准片上结构。AMBA规范主要包括了AHB(Advanced High performance Bus)系统总线和APB(Advanced Peripheral Bus)外围总线。二者分别适用于高速与相对低速设备的连接。
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“stm 32f10x_map.h”中定义如下:
typedef struct
{
vu32 CR;
vu32 CFGR;
vu32 CIR;
vu32 APB2RSTR;
vu32 APB1RSTR;
vu32 AHBENR;
vu32 APB2ENR;
vu32 APB1ENR;
vu32 BDCR;
vu32 CSR;
} RCC_TypeDef;

这些寄存器的具体定义和使用方式参见芯片手册,因为C语言的开发可以不和他们直接打交道,当然如果能够加以理解和记忆,无疑是百利而无一害。

如果外接晶振为8Mhz,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。为了方便说明,以例程的RCC设置函数,并用中文注释的形式加以说明:


static void RCC_Config(void)
{


RCC_DeInit();


RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);


HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

if (HSEStartUpStatus == SUCCESS)
{

FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);


FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);


RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);


RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);


RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);


RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);


//上面这句例程中缺失了,但却很关键

RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);


RCC_PLLCmd(ENABLE);



while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
{}


RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);


while (RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
{}
}

//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
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_FSMC, ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE |
RCC_APB2Periph_GPIOF | RCC_APB2Periph_GPIOG |
RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
}
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,对于外置8Mhz晶振的情况下,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。


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关键词:STM32时钟理

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