STM32系统时钟默认设置

“我们一直都说STM32有一个非常复杂的时钟系统，然而在原子或者野火的例程中，只要涉及到时钟，我们却只能看到类似的库函数调用，如RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);这个仅仅只是起到开启挂载在APB2线上的USART1时钟的作用罢了，APB2的时钟频率是多少我们并不知道”

我们先来了解一些stm32的时钟结构。

，

这个图说明了STM32的时钟走向，从图的左边开始，从时钟源一步步分配到外设时钟。
从时钟频率来说，又分为高速时钟和低速时钟，高速时钟是提供给芯片主体的主时钟，而低速时钟只是提供给芯片中的RTC（实时时钟）及独立看门狗使用。

从芯片角度来说，时钟源分为内部时钟与外部时钟源，内部时钟是在芯片内部RC振荡器产生的，起振较快，所以时钟在芯片刚上电的时候，默认使用内部高速时钟。而外部时钟信号是由外部的晶振输入的，在精度和稳定性上都有很大优势，所以上电之后我们再通过软件配置，转而采用外部时钟信号。

所以，STM32有以下4个时钟源:
高速外部时钟（HSE）：以外部晶振作时钟源，晶振频率可取范围为4~16MHz，我们一般采用8MHz的晶振。
高速内部时钟（HSI）：由内部RC振荡器产生，频率为8MHz，但不稳定。
低速外部时钟（LSE）：以外部晶振作时钟源，主要提供给实时时钟模块，所以一般采用32.768KHz。
低速内部时钟（LSI）：由内部RC振荡器产生，也主要提供给实时时钟模块，频率大约为40KHz。

时钟频率当然是可以通过代码来配置的，然而main函数中我们却没看到配置时钟的相关代码。这说明了我们一直用的是默认的设置，也就是说，在进入main函数之前时钟频率就已经被设置好了。这时候，大家应该都已经想到了，就是stm32的启动文件，startup_stm32f10x_hd.s。于是我们打开这个文件，会发现有这么一块用汇编写的代码。

      Reset_Handler   PROCEXPORT  Reset_Handler             [WEAK]IMPORT  __mainIMPORT  SystemInitLDR     R0, =SystemInitBLX     R0               LDR     R0, =__mainBX      R0ENDP

从这里我们可以看到，我们的程序在进入到main函数之前，先要执行systeminit，跳转到这个函数的定义。里面的代码是对寄存器直接进行操作了，我查找了用户手册，寄存器的相关配置说明写在了注释里面（IDE里面文字设置为ANSI格式了，直接复制过来会出现乱码，大家将就下看看图片吧）

这里涉及到了两个寄存器RCC_CR，与RCC_CFGR，分别是时钟控制寄存器与时钟配置寄存器，它们的作用顾名思义，就是起到了控制和配置时钟的作用。想具体了解寄存器每一位的功能，请查阅用户手册。
这段代码实现了时钟的初始化，也就是所谓的默认设置了。
执行完后，我们继续往下走

  /* Configure the System clock frequency, HCLK, PCLK2 and PCLK1 prescalers *//* Configure the Flash Latency cycles and enable prefetch buffer */SetSysClock();

我们可以看到，这里还有一个函数，看它的命名，显然就是对时钟进行设置的函数。
我们看一下它的实现过程。

因为我们并没有这些宏定义，所以相当于执行了一个nop函数。显然，在这个程序中，这个函数并没有起到改变时钟配置的作用，我们用的还是初始化的默认配置。
到这里，关于stm32系统时钟的默认设置就已经结束了。
对照着时钟树，我们结合代码来回顾一下。

首先从左端的OSC_OUT和OSC_IN开始，假设我们外接的是8MHz的晶振，两个引脚分别接到外部晶振的两端。

8MHz的时钟遇到了第一个分频器PLLXTPRE（HSE divider for PLL entry），在这个分频器中，可以通过寄存器配置，选择它的输出。它的输出时钟可以是对输入时钟的二分频或不分频。本例子中，我们选择不分频，所以经过PLLXTPRE后，还是了8MHz的时钟。

8MHz的时钟遇到开关PLLSRC（PLL entry clock source），我们可以选择其输出，输出为外部高速时钟（HSE）或是内部高速时钟（HSI）。这里选择输出为HSI（HSE经二分频后变成了4MHz的时钟），接着遇到锁相环PLL，具有倍频作用，在这里我们可以输入倍频因子PLLMUL（PLL multiplication factor），经过PLL的时钟称为PLLCLK。倍频因子我们设定为2倍频，也就是说，经过PLL之后，我们的时钟从原来4MHz的 HSE变为8MHz的PLLCLK。

紧接着又遇到了一个开关SW，经过这个开关之后就是STM32的系统时钟（SYSCLK）了。通过这个开关，可以切换SYSCLK的时钟源，可以选择为HSI、PLLCLK、HSE。我们选择为HSI时钟，所以SYSCLK就为8MHz了。

PLLCLK在输入到SW前，还流向了USB预分频器，这个分频器输出为USB外设的时钟（USBCLK），在本例子中我们的USB预分频系数为1.5，此时USBCLK为5.33MHz。

回到SYSCLK，SYSCLK经过AHB预分频器，分频后再输入到其它外设。如输出到称为HCLK、FCLK的时钟，还直接输出到SDIO外设的SDIOCLK时钟、存储器控制器FSMC的FSMCCLK时钟，和作为APB1、APB2的预分频器的输入端。本例子设置AHB预分频器不分频，即输出的频率为8MHz。

GPIO外设是挂载在APB2总线上的， APB2的时钟是APB2预分频器的输出，而APB2预分频器的时钟来源是AHB预分频器。因此，把APB2预分频器设置为不分频，那么我们就可以得到GPIO外设的时钟也等于HCLK，为8MHz了。

APB2的时钟为8MHz，ADC预分频系数为2，所以，ADCCLK为4MHz。

STM32的时钟系统确实是很复杂，不仅有倍频，分频，还有一系列的外设时钟开关。倍频是考虑到了电磁兼容性，如果外部直接提供一个72MHz的晶振，太高的震荡频率会给电路板的制作带来一定的难度。分频则是因为STM32既有高速外设，也有低速外设，各外设的工作频率不相同，需要分开来管理。最后，每个外设时钟还有自己独立的开关（在图上可以看到，在外设时钟之前需要经过一个与门，这就是它们的开关）在我们不使用该外设时，需要把时钟关闭以减少STM32的功耗。

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