嵌入式--STM32的时钟系统分析及相关函数理解

一、STM32系统架构

STM32 主系统主要由四个驱动单元和四个被动单元构成。

四个驱动单元是：（1）内核 DCode 总线（2）系统总线（3）通用 DMA1（4）通用 DMA2

四个被动单元是：（1）AHB 到 APB 的桥：连接所有的 APB 设备（2）内部 FlASH 闪存（3）内部 SRAM（4）FSMC;

AHB/APB 桥:这两个桥在 AHB 和 2 个 APB 总线间提供同步连接， APB1 操作速度限于36MHz,APB2 操作速度全速72MHz。

二、STM32系统时钟

时钟是单片机的核心，如果没有时钟STM32所有外设都不起作用，因此在进行外设配置时，都要首先开启相对应的时钟。

1.在 STM32 中有五个时钟源，为高速内部时钟（HSI）、高速外部时钟（HSE）、低速内部时钟（LSI）、低速外部时钟（LSE）、锁相环倍频输出（PLL）。（1）其中HSI是由内部RC电路产生时钟，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，一般都是接8MHz。（3）LSI也是由内部RC 振荡器产生时钟，频率为 40kHz， 独立看门狗的时钟源只能是 LSI，同时 LSI 还可以作为 RTC 的时钟源。（4）LSE也是接外部时钟源，频率为 32.768kHz 的石英晶体，主要作为 RTC 的时钟源。（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。

2.系统时钟（SYSCLK）是STM32最重要的时钟，所有外设时钟源都是来自系统时钟。系统时钟主要来自三种时钟源1.HSI、2.PLLCLK、3.HSE。如果系统时钟选择HSE作为时钟来源，当HSE失效则由时钟监视系统(CSS)自动切换为HSI时钟源。

3.RTC实时时钟可以来自1.HSE/128、2.LSE、3.LSI

4.MCO可以输出芯片内部时钟，是PA8引脚。可以输出SYSCLK、HSI、HSE、PLLCLK/2。

5.USB时钟源来自系统时钟，在中间还要经过USB分频器，频率为48MHz。

6. HCLK、PCLK1、TIMxCLK、PCLK2、TIM1CLK、ADCCLK都是经过相对应的分频器或倍成器获得最终时钟频率。其中HCLK最高72MHz，PCLK1最高36MHz、PCLK2最高72MHz。

三、常用的时钟寄存器

1.时钟控制寄存器(RCC_CR)
主要是对HSI、HSE、CSS、PLL等时钟源使能和就绪标志位。使能之后需要因时钟会出现振荡，因此需要通过就绪标志位判断是否稳定。

2.时钟配置寄存器(RCC_CFGR)

主要是用来选择时钟源和分频系数。

3.AHB外设时钟使能寄存器 (RCC_AHBENR)

主要对SDIO、FSMC、CRC、SRAM、DMA、闪存接口时钟使能。

4.APB2 外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR)

主要对APB2悬挂的外设进行使能

5.APB1 外设时钟使能寄存器(RCC_APB1ENR)

主要对APB1悬挂的外设进行使能

6.备份域控制寄存器 (RCC_BDCR)

备份域控制寄存器中(RCC_BDCR)的LSEON、 LSEBYP、 RTCSEL和RTCEN位处于备份域。因
此，这些位在复位后处于写保护状态，只有在电源控制寄存器(PWR_CR)中的DBP位置’1’后才
能对这些位进行改动。主要是对实时时钟RTC进行相关配置。

四、RCC相关库函数功能及作用

1.void RCC_DeInit(void);

将RCC外设寄存器重置为默认值，该函数不改动RCC_CR中的叠加在内部高速时钟校准上的内部高速时钟调整值，该函数不重置备份域控制寄存器RCC_BDCR以及控制/状态寄存器RCC_CSR。

2.void RCC_HSEConfig(uint32_t RCC_HSE);

配置外部高速晶振（HSE）,主要分为三种情况1.RCC_HSE_OFF（关闭）2.RCC_HSE_ON （打开）3.RCC_HSE_Bypass （外部高速时钟振荡器旁路）

3.ErrorStatus RCC_WaitForHSEStartUp(void);

等待HSE起振就绪，带超时退出功能

4.void RCC_AdjustHSICalibrationValue(uint8_t HSICalibrationValue);

调整内部高速晶振（HSI）的校准值。

5.void RCC_HSICmd(FunctionalState NewState);

内部高速时钟使能函数。

6.void RCC_PLLConfig(uint32_t RCC_PLLSource, uint32_t RCC_PLLMul);

锁存器PLL配置，主要包括1.时钟源选择，三种时钟来源。2.倍频系数选择（2-16）

7.void RCC_PLLCmd(FunctionalState NewState);

锁存器PLL使能函数。

8.void RCC_SYSCLKConfig(uint32_t RCC_SYSCLKSource);

配置系统时钟的时钟来源，主要有三种来源1. RCC_SYSCLKSource_HSI。2.RCC_SYSCLKSource_HSE 。3.RCC_SYSCLKSource_PLLCLK 。

9.uint8_t RCC_GetSYSCLKSource(void);

获取系统的时钟源

10.void RCC_HCLKConfig(uint32_t RCC_SYSCLK);

对HCLK进行配置，选取系统时钟的倍频因子。

11.void RCC_PCLK1Config(uint32_t RCC_HCLK);

对PCLK1进行配置，选取 HCLK时钟的倍频因子。

12.void RCC_PCLK2Config(uint32_t RCC_HCLK);

对PCLK2进行配置，选取 HCLK时钟的倍频因子。

13.void RCC_ITConfig(uint8_t RCC_IT, FunctionalState NewState);

使能或者失能RCC中断，HSI / LSE / HSE / PLL就绪中断。

14.void RCC_LSEConfig(uint8_t RCC_LSE);

配置外部高速晶振（LSE）,主要分为三种情况1.RCC_LSE_OFF（关闭）2.RCC_LSE_ON （打开）3.RCC_LSE_Bypass （外部高速时钟振荡器旁路）

15.void RCC_LSICmd(FunctionalState NewState);

内部低速时钟使能函数。

16.void RCC_RTCCLKConfig(uint32_t RCC_RTCCLKSource);

RTC实时时钟时钟源选择，主要包括1.RCC_RTCCLKSource_LSE。 2.RCC_RTCCLKSource_LSI。3.RCC_RTCCLKSource_HSE_Div128

17.void RCC_RTCCLKCmd(FunctionalState NewState);

使能RTC时钟。

18.void RCC_AHBPeriphClockCmd(uint32_t RCC_AHBPeriph, FunctionalState NewState);

对AHB下的外设进行使能，包括SDIO、FSMC、CRC、SRAM、DMA、闪存接口时钟使能。

19.void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState);

对APB2下的设备进行使能。

20. void RCC_APB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState);

对APB1下的设备进行使能。

21.void RCC_APB2PeriphResetCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState);
void RCC_APB1PeriphResetCmd(uint32_t RCC_APB1Periph, FunctionalState NewState);

对相应总线下的外设进行复位。

22.void RCC_MCOConfig(uint8_t RCC_MCO);

对MCO进行配置，主要选择是那种时钟源输出。

23.FlagStatus RCC_GetFlagStatus(uint8_t RCC_FLAG);

获取RCC状态标志，HSI / HSE / PLL / LSI / LSE就绪标志； PIN / POR / PDR / SFT / WWDG / IWDG / LPWG复位标志。

24.void RCC_ClearFlag(void);

清除RCC复位标志，清除PIN / POR / PDR / SFT / WWDG / IWDG / LPWG复位标志。

25.ITStatus RCC_GetITStatus(uint8_t RCC_IT);

获取中断标志位以检查指定的RCC中断是否已经发生

26.void RCC_ClearITPendingBit(uint8_t RCC_IT);

清除RCC的中断挂起位，清除HSI / LSE / HSE / PLL / CSS（时钟安全系统）就绪中断标志位

五、系统时钟初始化函数SystemInit

1. SystemInit()初始化函数是在system_stm32f10x.c中。

2. SystemInit()内部函数详解：

（1）RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;//打开高速内部时钟HSI

（2）RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;//复位HSE、CSS 、 PLL，设置为0

（3）RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;//复位HSEBYP，设置为0

（4）RCC->CFGR &= (uint32_t)0xFF80FFFF;//复位PLLSRC, PLLXTPRE, PLLMUL 等

（5）RCC->CIR = 0x009F0000;//关掉所有中断，清除所有位

（6） SetSysClock();

3.SetSysClock()函数详解：

定义那一种频率就执行相对应的函数，默认系统时钟为72MHz，如果需要其他的可以修改。因默认系统时钟为72MHz，对tatic void SetSysClockTo72(void)函数进行详解

1.RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);//打开HSE外部时钟

2.do
{
HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
StartUpCounter++;
} while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));//等待外部振荡稳定，如果HSERDY为1时，说明稳定了。

3.RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;//使HCLK = SYSCLK

4.RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;//使PCLK2 = HCLK

5.RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;//使PCLK1 = HCLK/2

6. RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
RCC_CFGR_PLLMULL));

RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL9);

//设置HSE作为PLL时钟源，倍频因数选择为9，最终使PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz

7.RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;//打开PLL时钟

8.while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0){ }//等待时钟稳定

9.RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL; //把PLL时钟作为系统时钟的时钟源

10.while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08){ }//等待PLL作为时钟源

经过系统初始化函数后，最终的配置为：HSE作为PLL时钟源->倍频系数设置为9->PLLCLK为72MHz->HCLK=72MHz->PCLK1=36MHz->PCLK2=72MHz

系统时钟初始化不用调用，在启动文件startup_stm32f10x_hd.s，会直接调用！！！

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