STM32第九节（中级篇）：RCC（第一节）——时钟树讲解

目录

前言

STM32第九节（中级篇）：RCC——时钟树讲解

时钟树主系统时钟讲解

HSE时钟

HSI时钟

锁相环时钟

系统时钟

SW位控制

HCLK时钟

PCLKI时钟

PCLK2时钟

RTC时钟

MCO时钟输出

6.2.7时钟安全系统(CSS）

小结

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前言

        从本章开始，我们就已经开始了中级篇的学习。在这一阶段，我们主要学习时钟RCC，中断定时器，串口通信，DMA，读写EEPROM，读写串行Flash以及FatFs的知识点，整体难度又上升了一部分。所以之前的代码功底，C语言编写能力以及单片机的使用至关重要。如果想学习的同学们可以观看我之前写的初级篇的内容。

        创作不易，点个三连支持一下吧！

STM32第九节（中级篇）：RCC——时钟树讲解

        本节课我们讲RCC——复位和时钟控制。复位部分比较简单，我们本节课主要讲时钟部分。如下图就是时钟树的原理图。在讲完课程之后，我们要自己写一个系统使用的配置函数并实现超频工作。官方F103系列的时钟为72M，我们可以配置为128M，为极限频率。

时钟树主系统时钟讲解

HSE时钟

        该时钟为外部的高速时钟，如图所示，他靠的是OSC_IN以及OSC_OUT进行输入以及输出，来源呢是无源晶振（4~16M）我们通常使用8M。关于控制是RCC_CR时钟控制寄存器的位16：HSEON控制。我们可以看到，在下图中有两个起振电容，大小为20PF。与之相匹配的还有HSI在内部做时钟，两者的区别为HSE精度比较高，而LSE受温度影响，会有偏差。

HSI时钟

        高速的内部时钟，大小为8M，当HSE故障时，系统时钟会自动切换到HSI，直到HSE启动成功。而控制它的是RCC_CR 时钟控制寄存器的位0:HSION控制。这里要注意一下，HSE时钟的8M在经过倍频9倍后配置为72M，而如果启动了HSI时钟，则一直为8M，无法正常完成工作。

锁相环时钟

        来源 : (HSI/2、HSE)经过倍频所得。

        控制:CFGR:PLLXTPRE、PLLMUL口注意:PLL时钟源头使用HIS/2的时候，PLLMUL最大只能是16，这个时候PLLCLK最大只能是64M，小于ST官方推荐的最大时钟72M。

        我们观察发现，在HSE时钟进去之后，会有一个二分频和一个不分频的线路，与这根不分频线路相接的就是锁相环时钟源PLLSRC，除了这跟线路，还有一根就是HSI的二分频线路，8M被分频为4M接入PLLSRC。相对应的寄存器为RCC_CFGR寄存器的第十七位PLLXTPRE。

        PLLXTPRE: HSE分频器作为PLL输入(HSE divider for PLL entry)由软件置'1'或清”0'来分频HSE后作为PLL输入时钟。只能在关闭PLL时才能写入此位。0:HSE不分频，1:HSE 2分频。

        PLLSRC: PLL输入时钟源(PLLentryclock source)由软件置"1'或清'0'来选择PLL输入时钟源，只能在关闭PLL时才能写入此位。0:HSI振荡器时钟经2分频后作为PLL输入时钟，1:HSE时钟作为PLL输入时钟。

系统时钟

        我们可以看到，对于系统时钟来说，有三种方式可以配置系统时钟输入：HSI和HSE直接输入以及PLLCLK锁相环时钟配置，一般就是用锁相环时钟配置时钟为72M.，他就由SW位来控制。

    

SW位控制

        SW[1:0]:系统时钟切换(System clock switch)由软件置'1'或清’0'来选择系统时钟源。在从停止或待机模式中返回时或直接或间接作为系统时钟的HSE出现故障时，由硬件强制选择HSI作为系统时钟(如果时钟安全系统已经启动)。

        00:HSI作为系统时钟:

        01:HSE作为系统时钟:

        10:PLL输出作为系统时钟;

        11:不可用。

        而相应的寄存器位SWS位也会配置为1：

        我们一般把SW配置为10，PLL输出。然后我们读取SWS位是否为10，来判断我们是否时钟切换完毕。

HCLK时钟

        HCLK:AHB高速总线时钟，速度最高为72M。为AHB总线的外设提供时钟、为Cortex系统定时器提供时钟(SysTick)、为内核提供时钟(FCLK)。

        来源:系统时钟分频得到，一般设置HCLK=SYSCLK=72M。

        控制:CFGR:HPRE。

PCLKI时钟

        PCLK1:APB1低速总线时钟，最高为36M。为APB1总线的外设提供时钟。2倍频之后则为APB1总线的定时器2-7提供时钟，最大为72M。

        来源:HCLK分频得到，一般配置PCLK1=HCLK/2=36M

        控制:RCC CFGR 时钟配置寄存器的PPRE1位

PCLK2时钟

        PCLK2:APB2高速总线时钟，最高为72M。为APB1总线的外设提供时钟。为APB1总线的定时器1和8提供时钟，最大为72M。

        来源:HCLK分频得到、一般配置PCLK1=HCLK=72M

        控制 : RCC CFGR 时钟配置寄存器的PPRE2位

        当APB2配置为72M的时候，通过ADC预分频器最大为14MHz，而在不超频的前提下，最大放大倍数为4倍。

RTC时钟

        RTC时钟:为芯片内部的RTC外设提供时钟口来源:HSE RTC(HSE分频得到)、LSE(外部32.768KHZ的晶体提供)、LSI(32KHZ)

        控制:RCC备份域控制寄存器RCC BDCR:RTCSEL位控制

        独立看门狗时钟:IWDGCLK，由LSI提供

        除了HSE提供的128分之一，还有LSE时钟提供的32.768KHz，还有一个40KHzz的LSI HIC。我们可以发现，在LSE时钟中，有两个接口，分别为OSC32_IN以及OSC32_OUT，如图所示：

MCO时钟输出

        MCO微控制器时钟输出引脚，由PA8复用所得。

        来源:PLLCLK/2,HSE、HSI、SYSCLK

        控制:CRGR以及MCO

6.2.7时钟安全系统(CSS）

        时钟安全系统可以通过软件被激活。一旦其被激活，时钟监测器将在HSE振荡器启动延迟后被使能，并在HSE时钟关闭后关闭。

        如果HSE时钟发生故障，HSE振荡器被自动关闭，时钟失效事件将被送到高级定时器(TIM1和TIM8)的刹车输入端，并产生时钟安全中断CSSI，允许软件完成营救操作。此CSSI中断连接到CortexTm-M3的NM|中断(不可屏蔽中断)。一旦CSS被激活，并目HSE时钟出现故障，CSS中断就产生，并且NMI也自动产生。NMI将被不断执行，直到CSS中断挂起位被清除。因此，在NMI的处理程序中必须通过设置时钟中断寄存器(RCC CIR)里的CSSC位来清除CSS中断。

        如果HSE振荡器被直接或间接地作为系统时钟，(间接的意思是:它被作为PLL输入时钟，并且PLL时钟被作为系统时钟)，时钟故障将导致系统时钟自动切换到HSI振荡器，同时外部HSE振荡器被关闭。在时钟失效时，如果HSE振荡器时钟(被分频或未被分频)是用作系统时钟的PLL的输入时钟，PLL也将被关闭。

小结

        本节课我们讲述了功能框图，下节课我们讲这个系统使用配置代码部分。