STM32时钟系统

STM32时钟系统

STM32 的时钟系统比较复杂，不像简单的 51 单片机一个系统时钟就可以解决一切。于是有人要问，采用一个系统时钟不是很简单吗？为什么 STM32 要有多个时钟源呢？ 因为首先 STM32 本身非常复杂，外设非常的多，但是并不是所有外设都需要系统时钟这么高的频率，比如看门狗以及 RTC 只需要几十 k 的时钟即可。同一个电路，时钟越快功耗越大，同时抗电磁干扰能力也会越弱，所以对于较为复杂的 MCU 一般都是采取多时钟源的方法来解决这些问题。

蓝色框的是5个主要的时钟源，STM32F1所有时钟都来自于这5个时钟源

绿色框的是分频器，可以将输入的时钟频率根据系数分频，就是直接除以系数后的结果

灰色框的是选择器，可以选择任意一路输入，作为输出

STM32有5个时钟源：HSI、HSE、LSI、LSE、PLL

HSI：高速内部时钟，频率约8MHz，RC振荡器产生的时钟不稳定，所以是约8MHz，精度不高

HSE：高速外部时钟，可接石英/陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，一般外接8M，频率范围为4MHZ~16MHz

LSE：低速外部时钟，接频率为32.768kHz的石英晶体，作用一般是给RTC时钟提供振荡源

LSI：低速内部时钟，RC振荡器，约40KHz，提供低功耗时钟，一般作为独立看门狗的时钟

PLL：锁相环倍频输出，用来倍频，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。可通过系数来选择多少倍频；假如系统时钟要的频率是72M，由前面两个选择器过来的时钟频率，假如是8M，经过PLL，则倍频系数是9，倍频后就可以输入到系统时钟进行使用，倍频系数通过相关寄存器配置

系统时钟SYSCLK可来源于三个时钟源:

1.HSI振荡器时钟

2.HSE振荡器时钟

3.PLL时钟

几个重要的时钟:

SYSCLK(系统时钟)：一般由外部高速时钟HSE，直接经过锁相环PLL，倍频系数为9，8 * 9 = 72MHz，所以系统时钟一般为72MHz

AHB总线时钟

APB1总线时钟(低速)：速度最高36MHz

APB2总线时钟(高速)：速度最高72MHz

PLL时钟

注意事项

STM32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。

任何一个外设在使用之前，必须首先使能其相应的时钟。

CSS：时钟监视系统，一般系统时钟会选择HSE作为时钟源，HSE是由外部晶振产生的，具有不稳定性，假如外部晶振坏了，HSE失效了，CSS会检测到，然后自动切换到HSI，使用内部振荡器作为系统时钟，使系统继续工作

APB1 上面连接的是低速外设，包括电源接口、 备份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3 等等，APB2 上面连接的是高速外设包 括 UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、所有普通 IO 口(PA~PE)、第二功能 IO 口等。

RCC相关配置寄存器

typedef struct
{
  __IO uint32_t CR;					//HSI，HSE，CSS，PLL等的使能和就绪标志位		————常用
  __IO uint32_t CFGR;				//PLL等的时钟源选择,分频系数设定			————常用
  __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			————常用
  __IO uint32_t APB2ENR;			//APB2线上外设时钟使能			————常用
  __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

#ifdef STM32F10X_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;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

RCC固件库相关函数说明

时钟初始化的值

这里总结一下 SystemInit()函数中设置的系统时钟大小：

SYSCLK（系统时钟） =72MHz

AHB 总线时钟(使用 SYSCLK) =72MHz

APB1 总线时钟(PCLK1) =36MHz

APB2 总线时钟(PCLK2) =72MHz

PLL 时钟 =72MHz

KEIL软件通过调式查看语句执行时间

STM32系统时钟选择72MHz，硬件仿真的时钟也选择72MHz，两者保持一致，keil设置硬件仿真时钟如下

然后使用LED灯闪烁的程序，插上开发板，点击开始调试按钮，进入调试界面

左下角的Sec就是程序运行的时间，在代码的11，12行加上断点，按全速运行，执行到11行就停下来，但并没有执行delay_ms函数，再按一次全速运行，执行到12行，此时delay_ms函数就被执行了，主要通过Sec查看延时函数运行的时间

执行完delay_ms函数后，时间大概是1秒左右

也可以将STM32系统时钟设置为35MHz，仿真时钟也设为36MHz，再看delay_ms函数的运行时间，与72MHz的会不同