STM32RCC时钟树

一、时钟系统结构
- 1--简述
1.1 总线时钟
- 2时钟源
- 3--HSE时钟
- 4-- PLL配置
- - **1.主PLL：**
  - **2.专用PLL（PLLI2S）**
- 4---LSE时钟
- - 1.外部晶振/陶瓷谐振器（无源电路）
  - **2、外部时钟（有源电路）**
- 5--LSI时钟
- 6--时钟输出功能
- - 1.MCO1
  - 2.MCO2
PLL时钟系统配置步骤及常用库函数
- 1--PLL时钟系统配置步骤
- 2--常用库函数
- - 1.时钟使能配置函数
- **2.配置系统时钟源函数**
- 实例
- - 主函数main
  - RCC_CLCK配置代码
  - 按键

一、时钟系统结构

1–简述

复位和时钟控制器为STM32F429微控制器提供了内核和片上外设需要的工作时钟，RCC具有高度的时钟选择和配置的灵活性。STM32F429单片机内部时钟系统以时钟树的形式存在。（下图可能不太清楚，树可查看STM32F4xx中文参考手册低107页）

根据上面的图可以知道，用户在运行内核和外设时可选择使用外部晶振、内部振荡器或PLL（锁相环），也可为以太网、USB OTG FS，以及HS、I2S和SDIO等需要特定时钟的外设提供合适的时钟源。
看图这是我说一下，就是跟着箭头走，有节点的说明这两条线是连接的。可以走，大致意思就是这。

1.1 总线时钟

RCC可通过多个预分频器配置AHB、高速APB（APB2）和低速APB（APB1）。
AHB的最大允许频率为108M，APB2为90MHz，APB1为45MHz。

2时钟源

3–HSE时钟

HSE有以下两种输入方式：
1、外部晶振/陶瓷谐振器（无源电路）OSC_IN和OSC_OUT引脚上外接的晶振电路和内部谐振电路产生谐振输出信号，作为HSE供系统使用。
如图：

谐振器和负载电容必须尽可能地靠近振荡器的引脚，以尽量减小输出失真和起振稳定时间。负载电容值必须根据所选振荡器的不同做适当调整。负载电容一般选择22~33pF。
HSE电路工作需要先被使能，可通过RCC时钟控制寄存器（RCC_CR)中的HSEON位使能或禁止。
2、外部时钟(有源电路)。
在此模式下，可以旁路内部谐振电路，直接将外部时钟信号输入芯片内部作为HSE使用。通过将RCC时钟控制寄存器中的HSEBYP和HSEON位置1选择此模式。必须使用占空比约为50%的外部时钟信号（方波、正弦波或三角波）来驱动OSCIN引脚，同时OSCOUT引脚应保持为高阻态，一般悬空。HSE时钟输入电路图如图所示。

4-- PLL配置

STM32F4系列微控制器的器件具有两个PLL，PLL内部结构图如图所示。

1.主PLL：

主PLL由HSE振荡器或HSI振荡器提供时钟信号，并具有两个不同的
输出时钟，
（1）第一个输出用于生成高速系统时钟(180MHz)。
（2）第二个输出用于生成USBOTG FS时钟（48MHz)、随机数发生器时钟（48MHz）和 SDIO时钟(48MHz)。

2.专用PLL（PLLI2S）

专用PLL（PLLI2S)用于生成精确时钟，在I2S接口可实现高品质音频性能（参考STM32F4手册）
由于在PLL使能后主PLL配置参数便不可更改，因此建议先对PLL进行配置，然后使能（选择IHIS振荡器时钟或HSE振荡器时钟作为PLL时钟源，并配置预分频系数M、N、P和Q)。
PLLI2S使用与主PLL相同的输入时钟（PLLM[5:O]和PLLSRC位为两个PLL所共用)。但
是，PLLI2S具有专门的使能/禁止和预分频系数（N和R）配置位。在PLLI2S使能后，配置参数便不能更改。
在进入停机和待机模式后，两个PLL将由硬件禁止，如将HSE振荡器时钟或PLLCLK(由
HSE振荡器提供时钟信号)用作系统时钟，则在HSE振荡器发生故障时，两个PLL也将由硬件禁止。RCC PLL配置寄存器（RCC PLLCFGR)和RCC时钟配置寄存器可分别用于配置主PLL和 PLLI2S.
选择HSE振荡器作为主PLL的输入源，PLLCLR-(HSE/AM)×N/P。

4—LSE时钟

低速外部时钟信号（L.SE)有以下2种电路连接方式。

1.外部晶振/陶瓷谐振器（无源电路）

LSE晶振是32.768kHz低速外部晶振或陶瓷谐振器，可作为实时时钟外设(RTC)的时钟源来提供时钟/日历或其他定时功能，LSE晶振具有功耗低且精度高的优点。
LSE晶振通过RCC备份域控制寄存器（RCC BDCR)中的LSEON位打开和关闭。通过检测RCC备份域控制寄存器中的LSERDY标志，可以知道L.SE晶振是否稳定。例如，在RCC时钟中断寄存器（RCC_CIR)中使能中断，LSE就可以产生中断请求。

2、外部时钟（有源电路）

此时内部LSE振荡电路被旁路，必须提供外部时钟源，最高频率不超过lMHz。此模式通过将RCC备份域控制寄存器中的LSEBYP和LSEON位置l进行选择。外部时钟必须使用占空比约为50%的外部时钟信号（方波、正弦波或三角波）来驱动OSC32_IN引脚，
同时OSC32_OUT引脚应保持为高阻态。
总结：

5–LSI时钟

LSIRC振荡器可作为低功耗时钟源在停机和待机模式下保持运行，供独立看门狗IWDG)
和自动唤醒单元（AWU)使用。LSI时钟频率在32kHz左右。
LSIRC振荡器可通过RCC时钟控制和状态寄存器(RCC_CSR)中的LSION位打开或关闭。
RCC时钟控制和状态寄存器中的LSIRDY标志指示低速内部振荡器是否稳定。在启动时，硬件将此位置1后，LSI时钟才可以使用。若在RCC时钟中断寄存器中使能中断，则LSI就绪后可产生中断。

6–时钟输出功能

RCC共有两个微控制器时钟输出（MCO)引脚，

1.MCO1

用户可通过可配置的预分频器（1~5)向MCO1引脚（PA8)输出4个不同的时钟源：HSI
时钟、LSE时钟、HSE时钟、PLL时钟。用户所需的时钟源通过RCC时钟配置寄存器中的MCO1PRE[2:0]和MCO1[1:0]位选择。

2.MCO2

用户可通过可配置的预分频器（1~5)向MCO2引脚（PC9)输出4个不同的时钟源：HSE
时钟、PLL时钟、系统时钟、PLLI2S时钟。
用户所需的时钟源通过RCC时钟配置寄存器中的MCO2PRE[2:0]和MCO2位选择。对于不同的MCO引脚，必须将相应的GPIO端口在复用功能模式下进行设置。MCO输出时钟频率不得超过100MHz。
总结：

PLL时钟系统配置步骤及常用库函数

在微控制器中的使用过程中，一般使用PLLCLK作为系统时钟，并选择HSE振荡器时钟作为PLL的输入参考时钟。

1–PLL时钟系统配置步骤

以使用HSE振荡器时钟作为PLL时钟源为例，PLL时钟系统的配置步骤如下。
(1)开启HSE振荡器，并等待HSE振荡器稳定。
如果当前微控制器正在使用PLLCLK作为系统时钟，则需要将系统时钟源切换到HSE振荡器时钟(或其他），然后关闭PLL；否则，在PLL运行期间，PLL不能配置成功。
(2)设置AHB、APB2、APB1的预分频系数。
(3）设置PLL的参数。
设置VCO输入时钟预分频系数M。
设置VCO输出时钟倍频系数N。
设置PLLCLK时钟预分频系数P。
设置OTG FS、SDIO、RNG时钟预分频系数Q。
PLLCLK输出频率计算公式：SYSCLK=(HSE×NMD/P。
(4)开启PLL，并等待PLL稳定。
(5)将PLLCLK切换为系统时钟。
(6）读取时钟切换状态位，确保PLLCLK被选为系统时钟。
在此过程涉及的寄存器有：RCC时钟控制寄存器[步骤(1)、(4)]、RCC PLL配置寄存器
[步骤（3)]、RCC时钟配置寄存器[步骤（2）、（5)、（6)]。

2–常用库函数

与RCC相关的函数和宏都被定义在以下两个文件中。
头文件：stm32f4xx_rcc.h。
源文件：stm32f4xx_rcc.c。

1.时钟使能配置函数

控制片上外设时钟的使能或禁止，只有工作时钟被使能，片上外设才能工作。对于片上外设来讲，其初始化的第一步是时钟使能。片上外设的时钟信号大都来自AHB1、AHB2、APB1和APB2四条总线的时钟。涉及以下函数：
(1)AHB1总线片上外设时钟使能。

RCC_AHB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_AHB1Periph, FunctionalState NewState);

参数1:uint32_t RCC_AHB1Periph，时钟使能对象，以宏定义形式定义在stm32f4xx_rcc.h文件中。

参数1：uint32.t RCC_AHB2Periph，时钟使能对象，以宏定义形式定义在 stm32f4xx rc.h文件中。

#define RCC_AHB2Periph_DCMI     ((uint32_t)0x00000001)
#define RCC_AHB2Periph_CRYP     ((uint32_t)0x00000010)
#define RCC_AHB2Periph_HASH     ((uint32_t0)0x00000020)
#define RCC_AHB2Periph_RNG       ((uint32_t)0x00000040)
#define RCC_AHB2Periph _OTG FS   ((uint32_t)0x00000080)

操作的是RCC AHB2外设时钟使能寄存器（RCCAHB2ENR)，功能同函数 RCC_AHBIPeriphClockCmd。
参数2：FunctionalState NewState，使能(ENABLE）或禁止（DISABLE）时钟。
例如，通过将RCC AHB2ENR的位6.置位，使能RNG的时钟。

RCC_ AHBIPeriphClockCmd (RCC_ AHB2Periph_RNG,ENABLE);

RCC_APB1 PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB1Periph, FunctionalState NewState);参数1:uint32 t RCC APB1Periph，时钟使能对象，以宏定义形式定义在stm32f4xx rcc.h文件中。

#define RCC_APB1Periph_TIM2      ((uint32_t)0x00000001)
#define RCC_APBIPeriph_TIM3       ((uint32_t)0x00000002)
#define RCC_APB1Periph_UART8     ((uint32_t)0x80000000)

操作的是RCC APB1外设时钟使能寄存器（RCC_APB1ENR)，功能同函数RCC_AHB1PeriphClockCmd。
参数2:FunctionalState NewState，使能（ENABLE）或禁止(DISABLE）时钟。
例如，通过将RCC_APB1ENR的位0置位，使能TIM2的时钟。

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);

(4)APB2总线片上外设时钟使能。

RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState);

参数1:uint32_t RCC_ APB2Periph，时钟使能对象，以宏定义形式定义在stm32f4xx rcc.h文件中。

#define RCC_APB2Periph_ TIM1    ((uint32_t)0x00000001)
#define RCC_APB2Periph_ TIM8    ((uint32_t)0x00000002)
#define RCC_APB2Periph_LTDC     ((uint32_t)0x04000000)

操作的是RCCAPB2外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR)，功能同函数
RCC_AHB1PeriphClockCmd。
参数2:FunctionalState NewState，使能(ENABLE）或禁止(DISABLE）时钟。
例如，通过将RCC_APB2ENR的位0置位，使能TIM1的时钟。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC APB2Periph_ TIM1,ENABLE);

2.配置系统时钟源函数

void RCC_SYSCLKConfig(uint32 t RCC_SYSCLKSource)

参数：uint32_t RCC_SYSCLKSource，时钟源，定义在 stm32f4xx_rcc.h 文件中。

#define RCC_SYSCLKSource_HSI        ((uint32_t)0x00000000)
#define RCC_SYSCLKSource_HSE        ((uint32_t)0x00000001)#define RCC_SYSCLKSource_PLLCLK     ((uint32_t)0x00000002)

后面还有不少，可以去查看数据手册。函数就不一一说明了，上面这部分理解了，剩下的接没啥问题了。
总结：

实例

主函数main

int main(void)
{u8 flag=0;delay_init();  //初始化延时函数                    // LED 端口初始化 LED_Config();
/*初始化按键*/
Key_Config();
while (1)
{if( Key_Scan(GPIOA,GPIO_Pin_0) == KEY_ON  )
{flag=~flag;
if(flag)HSE_SetSysClock(25, 180, 2, 9);//系统时钟切换到到90M，最高是216M
elseHSE_SetSysClock(25, 360, 2, 9);//系统时钟切换到到180M，最高是216M
}LED_ON ;               // LED等亮
delay_ms(500);
LED_OFF;          // LED等灭
delay_ms(500);
}
}

RCC_CLCK配置代码

#include "bsp_clkconfig.h"
#include "stm32f4xx_rcc.h"void SetSysClock_HSE(uint32_t m, uint32_t n, uint32_t p, uint32_t q)
{__IO uint32_t HSEStartUpStatus = 0;/*-------------------第1步--------------------*/RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);   // 使能HSE，开启外部晶振HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();// 等待HSE启动稳定if (HSEStartUpStatus == SUCCESS)//判断HSE是否启动成功，不成功的话，出错处理{/*在程序运行中更改系统时钟的话需要先将时钟源切换到其他，并关闭PLL，再进行PLL配置*/RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_HSE); // 将系统时钟切换到HSEwhile (RCC_GetSYSCLKSource() != 0x04) // 判断HSE是否被选为系统时钟{}RCC_PLLCmd(DISABLE);//禁止PLL
/*-------------------第2步--------------------*/RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); // HCLK = SYSCLK / 1RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div2); // PCLK2 = HCLK / 2RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div4); // PCLK1 = HCLK / 4
/*-------------------第3步--------------------*/RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE, m, n, p, q); // 配置PLL
/*-------------------第4步--------------------*/RCC_PLLCmd(ENABLE); // 使能PLLwhile (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET) // 等待 PLL稳定{}   /*--------开启 OVER-RIDE模式，以能达到更高频率---------*/PWR->CR |= PWR_CR_ODEN;while((PWR->CSR & PWR_CSR_ODRDY) == 0){}PWR->CR |= PWR_CR_ODSWEN;while((PWR->CSR & PWR_CSR_ODSWRDY) == 0){}      /*--------配置FLASH预取指,指令缓存,数据缓存和等待状态---------*/FLASH->ACR = FLASH_ACR_PRFTEN | FLASH_ACR_ICEN | FLASH_ACR_DCEN | FLASH_ACR_LATENCY_5WS;/*-------------------第5步--------------------*/RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK); //把PLL时钟切换为系统时钟
/*-------------------第6步--------------------*/while (RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08) //判断PLLCLK是否被选为系统时钟{}}else // HSE启动出错处理{ while (1){}}
}/** 使用HSI时，设置系统时钟的步骤* 1、开启HSI ，并等待 HSI 稳定* 2、设置 AHB、APB2、APB1的预分频因子* 3、设置PLL的时钟来源*    设置VCO输入时钟 分频因子        m*    设置VCO输出时钟 倍频因子        n*    设置SYSCLK时钟分频因子          p*    设置OTG FS,SDIO,RNG时钟分频因子 q* 4、开启PLL，并等待PLL稳定* 5、把PLLCK切换为系统时钟SYSCLK* 6、读取时钟切换状态位，确保PLLCLK被选为系统时钟*//** m: VCO输入时钟 分频因子，取值2~63* n: VCO输出时钟 倍频因子，取值192~432* p: PLLCLK时钟分频因子  ，取值2，4，6，8* q: OTG FS,SDIO,RNG时钟分频因子，取值4~15* 函数调用举例，使用HSI设置时钟* SYSCLK=HCLK=180M,PCLK2=HCLK/2=90M,PCLK1=HCLK/4=45M* HSI_SetSysClock(16, 360, 2, 7);* HSE作为时钟来源，经过PLL倍频作为系统时钟，这是通常的做法* 系统时钟超频到216M爽一下* HSI_SetSysClock(16, 432, 2, 9);*/void HSI_SetSysClock(uint32_t m, uint32_t n, uint32_t p, uint32_t q)
{__IO uint32_t HSIStartUpStatus = 0;// 把RCC外设初始化成复位状态RCC_DeInit();//使能HSI, HSI=16MRCC_HSICmd(ENABLE);// 等待 HSI 就绪HSIStartUpStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSIRDY;// 只有 HSI就绪之后则继续往下执行if (HSIStartUpStatus == RCC_CR_HSIRDY){// 调压器电压输出级别配置为1，以便在器件为最大频率// 工作时使性能和功耗实现平衡RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN;PWR->CR |= PWR_CR_VOS;// HCLK = SYSCLK / 1RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);// PCLK2 = HCLK / 2RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div2);// PCLK1 = HCLK / 4RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div4);// 如果要超频就得在这里下手啦// 设置PLL来源时钟，设置VCO分频因子m，设置VCO倍频因子n，//  设置系统时钟分频因子p，设置OTG FS,SDIO,RNG分频因子qRCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSI, m, n, p, q);// 使能PLLRCC_PLLCmd(ENABLE);// 等待 PLL稳定while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET){}   /*-----------------------------------------------------*///开启 OVER-RIDE模式，以能达到更高频率PWR->CR |= PWR_CR_ODEN;while((PWR->CSR & PWR_CSR_ODRDY) == 0){}PWR->CR |= PWR_CR_ODSWEN;while((PWR->CSR & PWR_CSR_ODSWRDY) == 0){}      // 配置FLASH预取指,指令缓存,数据缓存和等待状态FLASH->ACR = FLASH_ACR_PRFTEN | FLASH_ACR_ICEN |FLASH_ACR_DCEN |FLASH_ACR_LATENCY_5WS;
/*-----------------------------------------------------*/// 当PLL稳定之后，把PLL时钟切换为系统时钟SYSCLKRCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);// 读取时钟切换状态位，确保PLLCLK被选为系统时钟while (RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08){}}else{ // HSI启动出错处理while (1){}}
}// MCO1 PA8 GPIO 初始化
void MCO1_GPIO_Config(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);// MCO1 GPIO 配置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}// MCO2 PC9 GPIO 初始化
void MCO2_GPIO_Config(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE);// MCO2 GPIO 配置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;  GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
}

按键

#include "bsp_key.h"
#include "delay.h"/*** @brief  配置按键用到的I/O口* @param  无* @retval 无*/
void Key_Config(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/*开启按键GPIO口的时钟*/RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);/*选择按键的引脚*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1; /*设置引脚为输入模式*/GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN; /*设置引脚不上拉也不下拉*/GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;/*使用上面的结构体初始化按键*/GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  }/*** @brief   检测是否有按键按下     *   @param1    GPIO_TypeDef* GPIOx: 具体的端口, x可以是（A...K） * @param2    uint16_t GPIO_Pin  : 具体的端口位， 可以是GPIO_PIN_x（x可以是0...15）*    @param3    uint8_t Key_Lvl    : 按键的有效电平，‘0’表示低电平有效，‘1’表示高电平有效* @retval  按键的状态*      @arg KEY_ON:按键按下*      @arg KEY_OFF:按键没按下*/
uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin,uint8_t Key_Lvl)
{           /*检测是否有按键按下 */if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == Key_Lvl ) //第一次检测有效电平{          delay_ms(10);//去抖动if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == Key_Lvl) //第二次检测有效电平   return   KEY_ON;//确认有效按键动作返回  elsereturn  KEY_OFF;//无有效按键动作返回}elsereturn  KEY_OFF; //无有效按键动作返回
}/*********************************************END OF FILE**********************/

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