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時鐘系統介紹

▲時鐘系統專業名詞縮寫

時鐘系統關鍵組成部分

01

內部高速時鐘(HSI)

HSI時鐘信號可以通過內部16MHZ的RC振蕩器產生，可以直接用于系統時鐘或者用于PLL輸入。

HSI的RC振蕩器的優勢是： 在最小成本(沒有外部器件)情況下提供一個時鐘源。它的啟動速度要比HSE晶體振蕩器更快，但是即使校準頻率后，它的精度仍然小于外部晶體振蕩器或陶瓷諧振器。

02

外部高速時鐘(HSE)

外部高速時鐘信息(HSE)可以通過兩個時鐘源產生：

① 外部晶體/陶瓷諧振器

② 外部用戶時鐘

▲兩種時鐘源接入示意圖

03

主鎖相環時鐘(PLL)

STM32F2xx具有兩個PLL

① 主要的PLL通過HSE或HSI提供時鐘，并且有兩個輸出時鐘；

② 專用的PLL(PLLI2S)被用于產生一個精確的時鐘去實現高質量音頻效果在I2S接口；

HSE/M*N/P得到PLL時鐘

關于PLL鎖相環說明

從1處輸入，3處輸出是1的N倍。

3處除以N又作為輸入，當1和2的頻率一樣，就鎖定了。(之所以圖上是xN,因為從2看向3的)

04

低速外部時鐘(LSE)

LSE是一個32.768KHZ低速外部晶振或陶瓷諧振器。

它的優點：提供低速但是高精度時鐘給RTC外設，為時鐘/日歷或其他時間應用。

05

低速內部時鐘(LSI)

LSI RC作為一個低速時鐘源，它可以運行在停止和待機模式中給獨立看門狗(IWDG)和自動喚醒(AWU)。它的時鐘頻率在32MHZ左右。

02

代碼分析

時鐘初始化代碼在system_stm32f2xx.c文件中，大部分時候我們不需要修改時鐘代碼的，各個總線的頻率我們可以在文件頭看到。

=============================================================================
  *=============================================================================
  *        Supported STM32F2xx device revision    | Rev B and Y
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        System Clock source                    | PLL (HSE)
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        SYSCLK(Hz)                             | 120000000
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        HCLK(Hz)                               | 120000000
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        AHB Prescaler                          | 1
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        APB1 Prescaler                         | 4
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        APB2 Prescaler                         | 2
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        HSE Frequency(Hz)                      | 25000000
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        PLL_M                                  | 25
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        PLL_N                                  | 240
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        PLL_P                                  | 2
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        PLL_Q                                  | 5
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        PLLI2S_N                               | NA
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        PLLI2S_R                               | NA
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        I2S input clock                        | NA
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        VDD(V)                                 | 3.3
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        Flash Latency(WS)                      | 3
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        Prefetch Buffer                        | ON
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        Instruction cache                      | ON
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        Data cache                             | ON
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *        Require 48MHz for USB OTG FS,          | Enabled
  *        SDIO and RNG clock                     |
  *-----------------------------------------------------------------------------
  *=============================================================================
  ******************************************************************************

在文件開始定義的有系統時鐘頻率的全局變量SystemCoreClock，其他地方需要時鐘頻率，可以直接使用該變量。

uint32_t SystemCoreClock = 120000000;

時鐘配置從SystemInit函數執行，調用SystemInit的在匯編文件中startup_stm32f2xx.s（Keil編譯環境）。

IMPORT  __main
    LDR     R0, =SystemInit
    BLX     R0
    LDR     R0, =__main
    BX      R0
    ENDP

在這里說明一下文檔版本的問題：

▲ STM32F20X_User_manual的V7版和V8版對比圖

上述兩圖的區別是系統最大時鐘從120MHZ變成了168MHZ，我的理解是同樣是STM32F20X，ST由于技術進步或其他，使得新版STM32F207芯片超頻支持168MHZ。

下面我們主要分析SystemCoreClock的120M時鐘怎么從一個外部25MHZ的HSE得到的。

我們要從25MHZ的外部時鐘得到120M的系統時鐘，需要上圖中標注的重要4點：

1、使能HSE

2、選擇HSE作為主PLL的輸入時鐘

3、主PLL倍頻后得到120MHZ時鐘

4、系統時鐘選擇主PLL時鐘輸出作為系統時鐘

我們找到對應的代碼

1、使能HSE

/* Enable HSE */
  RCC- >CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);

在RCC_CR寄存器(RCCclock control register RCC時鐘控制器)中，有打開HSE的控制位

2、選擇HSE作為主PLL的輸入時鐘

/* Configure the main PLL */
RCC- >PLLCFGR = PLL_M | (PLL_N < < 6) | (((PLL_P > > 1) -1) < < 16) |
                   (RCC_PLLCFGR_PLLSRC_HSE) | (PLL_Q < < 24);

RCC_PLLCFGR_PLLSRC_HSE就是配置HSE作為主PLL的輸入時鐘

3、主PLL倍頻后得到120MHZ時鐘

/* Configure the main PLL */
RCC- >PLLCFGR = PLL_M | (PLL_N < < 6) | (((PLL_P > > 1) -1) < < 16) |
                   (RCC_PLLCFGR_PLLSRC_HSE) | (PLL_Q < < 24);

4、配置主PLL作為系統時鐘的輸入時鐘

/* Select the main PLL as system clock source */
RCC- >CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
RCC- >CFGR |= RCC_CFGR_SW_PL

對于主PLL的配置寄存器，在RCC_PLLCFGR寄存器中有說明

整理后得知f(out)=f(in)* N / M / P

/* PLL_VCO = (HSE_VALUE or HSI_VALUE / PLL_M) * PLL_N */
#define PLL_M      25
#define PLL_N      240


/* SYSCLK = PLL_VCO / PLL_P */
#define PLL_P      2

這樣就獲得了120M時鐘

注意：

PLL_M大于等于2且小于等于63

PLL_N大于等于64且小于等于432

PLL_P只能是2、4、6、或8

但2對應0，4對應1，6對應2，8對應3。

ST并沒有使用if或case語句判斷，因為對應的數據除以2減去1就是寄存器這兩位的值，所以可以按照下面這樣寫，這種寫法值得我們學習。

(((PLL_P > > 1) -1) < < 16)

其他外設的時鐘配置時

/* HCLK = SYSCLK / 1*/
RCC- >CFGR |= RCC_CFGR_HPRE_DIV1;


/* PCLK2 = HCLK / 2*/
RCC- >CFGR |= RCC_CFGR_PPRE2_DIV2;


/* PCLK1 = HCLK / 4*/
RCC- >CFGR |= RCC_CFGR_PPRE1_DIV4;

** 備 注 **

** 時鐘中斷**

可以配置外部晶振出錯時的中斷，還有RCC中斷，因此我們可以在外部時鐘出問題時，切換為內部時鐘，不至于整個系統掛掉。具體見ST給的官方代碼。

無源晶振不起振

沒有程序，無源晶振是不起振的，需要配置RCC時鐘控制寄存器的HSEON位打開或關閉HSE振蕩器。

關于APB和PCLK

F207是時鐘圖沒有顯示PCLK1和PCLK2，應該就是APB1和APB2

應該指的是一個PCLK應該是PeripheralClock的簡稱，看F105手冊