stm32 时钟*

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stm32 时钟系统

首先肯定得有时钟系统，stm32f103的时钟系统比较复杂，不像简单的51，就一个系统时钟解决一切。

stm32主频可到72Mhz，但是不是所有的外设都需要这么高的时钟。有些如看门狗以及 RTC 只需要几十 kHZ 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

所以必须得搞清楚：时钟源有哪些，时钟树的线路匹配（时钟信号的传递）

外设非常的多，为了保持低功耗工作，STM32 的主控默认不开启这些外设功能。这个功能开关在 STM32主控中也就是各个外设的时钟。

所以时钟就是外设的开关

4个时钟源

STM32F1，输入时钟源（Input Clock）主要包括 HSI(内部高速)，HSE（外部高速），LSI（内部低速），LSE（外部低速）

外部时钟源就是从外部通过接晶振的方式获取时钟源，其中 HSE 和 LSE 是外部时钟源

内部时钟源，芯片上电即可产生，不需要借助外部电路

下面详细说一下这4个时钟源：

  1. HSE（外部高速）

    1. 外接石英、陶瓷瓷谐振器，频率为 4MHz~16MHz。本开发板使用的是 8MHz

  2. LSE (外部低速)

    1. 外接 32.768kHz 石英晶体，主要作用于 RTC 的时钟源

      可见，外部时钟，全部都是石英

  3. HSI（内部高速）

    1. 内部 RC 振荡器产生，频率为 8MHz

  4. LSI(内部低速)

    1. 内部 RC 振荡器产生，频率为 40kHz，可作为独立看门狗的时钟源

芯片上电时默认由内部的 HSI 时钟启动 (8Mhz)，如果用户进行了硬件和软件的配置，芯片才会根据用户配置调试尝试切换到对应的外部时钟源

锁相环pll

作用：输入时钟净化和倍频

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所以，要实现 72MHz 的主频率 SYSCLK，因为默认高速时钟是8Mhz, 所以pll倍频系数要为9

系统时钟 sysclk

以上，介绍了时钟源，倍频pll，接下来就得到了我们的系统时钟sysclk

系统时钟 SYSCLK 为整个芯片提供了时序信号

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系统时钟为以下提供时钟信号：

  1. 外设总线时钟
  2. 内核时钟
  3. 等等，均由sysclk分频得到。

实验

该实验，就是让stm32工作在系统时钟sysclk = 72Mhz下。

之前讲到，内核上电后开始执行reset_handler, 里面有两个环节:

  1. SystemInit
    1. 配置外部sram（没用到）
    2. 重定向ivt到内部ram（没用到）
  2. main

所以我们主要看main干了些什么

int main(void)
{
    uint8_t key;

    HAL_Init();                             /* 初始化HAL库 */
    sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 设置时钟, 72Mhz */
    delay_init(72);                         /* 延时初始化 */
    //......

可以看到就直接在CM3用内部8M时钟的情况下，就直接跳转到main执行了。

所以我们是在main里面重新设置时钟，配置主频为72Mhz的。

先看一下sys_stm32_clock_init这个函数

/**
 * @brief       系统时钟初始化函数
 * @param       plln: PLL倍频系数(PLL倍频), 取值范围: 2~16
                中断向量表位置在启动时已经在SystemInit()中初始化
 * @retval      无
 */
void sys_stm32_clock_init(uint32_t plln)
{
    HAL_StatusTypeDef ret = HAL_ERROR;
    RCC_OscInitTypeDef rcc_osc_init = {0};
    RCC_ClkInitTypeDef rcc_clk_init = {0};

    rcc_osc_init.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;       /* 选择要配置HSE */
    rcc_osc_init.HSEState = RCC_HSE_ON;                         /* 打开HSE */
    rcc_osc_init.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;          /* HSE预分频系数 */
    rcc_osc_init.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;                     /* 打开PLL */
    rcc_osc_init.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;             /* PLL时钟源选择HSE */
    rcc_osc_init.PLL.PLLMUL = plln;                             /* PLL倍频系数 */
    ret = HAL_RCC_OscConfig(&rcc_osc_init);                     /* 初始化 */

    if (ret != HAL_OK)
    {
        while (1);                                              /* 时钟初始化失败，之后的程序将可能无法正常执行，可以在这里加入自己的处理 */
    }

    /* 选中PLL作为系统时钟源并且配置HCLK,PCLK1和PCLK2*/
    rcc_clk_init.ClockType = (RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2);
    rcc_clk_init.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;        /* 设置系统时钟来自PLL */
    rcc_clk_init.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;               /* AHB分频系数为1 */
    rcc_clk_init.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;                /* APB1分频系数为2 */
    rcc_clk_init.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;                /* APB2分频系数为1 */
    ret = HAL_RCC_ClockConfig(&rcc_clk_init, FLASH_LATENCY_2);  /* 同时设置FLASH延时周期为2WS，也就是3个CPU周期。 */

    if (ret != HAL_OK)
    {
        while (1);                                              /* 时钟初始化失败，之后的程序将可能无法正常执行，可以在这里加入自己的处理 */
    }
}

干了两件事：

  1. 配置 PLL = 9倍频 相关参数确定系统时钟SYSCLK = 72Mhz
  2. 配置了 AHB、APB1 和 APB2 的分频系数，也就是确定了 HCLK，PCLK1和 PCLK2 的时钟值
SYSCLK(系统时钟) =72MHz
PLL 主时钟 =72MHz
AHB 总线时钟（HCLK=SYSCLK/1） =72MHz
APB1 总线时钟（PCLK1=HCLK/2） =36MHz
APB2 总线时钟（PCLK2=HCLK/1） =72MHz

如果要打开某个外设：

上一节我们讲解了时钟系统配置步骤。在配置好时钟系统之后，如果我们要使用某些外设，例如 GPIO，ADC 等，我们还要使能这些外设时钟。

这里大家必须注意，如果在使用外设之前没有使能外设时钟，这个外设是不可能正常运行的。

STM32 的外设时钟使能是在 RCC 相关寄存器中配置的

HAL 库中，外设时钟使能操作都是在 RCC 相关固件库文件头文件STM32F1xx_hal_rcc.h 定义的. 每个外设的时钟使能，都通过宏来实现

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我们只需要在我们的用户程序中调用宏定义标识符就可以实现 GPIOA 时钟使能。

禁止外设时钟使用方法和使能外设时钟非常类似