STM32的時鐘樹深入詳解

在STM32上如果不使用外部晶振,OSC_IN和OSC_OUT的接法
如果使用內部RC振盪器而不使用外部晶振,請按照下面方法處理:

1)對於100腳或144腳的產品,OSC_IN應接地,OSC_OUT應懸空。
2)對於少於100腳的產品,有2種接法:
2.1)OSC_IN和OSC_OUT分別通過10K電阻接地。此方法可提高EMC性能。
2.2)分別重映射OSC_IN和OSC_OUT至PD0和PD1,再配置PD0和PD1爲推輓輸出並輸出’0’。此方法可以減小功耗並(相對上面2.1)節省2個外部電阻。
HSI內部8MHz的RC振盪器的誤差在1%左右,內部RC振盪器的精度通常比用HSE(外部晶振)要差上十倍以上。STM32的ISP就是用(HSI)內部RC振盪器。

STM32時鐘系統
在STM32中,有五個時鐘源,爲HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。
①HSI是高速內部時鐘,RC振盪器,頻率爲8MHz。
②HSE是高速外部時鐘,可接石英/陶瓷諧振器,或者接外部時鐘源,頻率範圍爲4MHz~16MHz。
③LSI是低速內部時鐘,RC振盪器,頻率爲40kHz。
④LSE是低速外部時鐘,接頻率爲32.768kHz的石英晶體。
⑤PLL爲鎖相環倍頻輸出,其時鐘輸入源可選擇爲HSI/2、HSE或者HSE/2。倍頻可選擇爲2~16倍,但是其輸出頻率最大不得超過72MHz。
在這裏插入圖片描述
用戶可通過多個預分頻器配置AHB總線、高速APB2總線和低速APB1總線的頻率。AHB和APB2域的最大頻率是72MHZ。APB1域的最大允許頻率是36MHZ。SDIO接口的時鐘頻率固定爲HCLK/2。
40kHz的LSI供獨立看門狗IWDG使用,另外它還可以被選擇爲實時時鐘RTC的時鐘源。另外,實時時鐘RTC的時鐘源還可以選擇LSE,或者是HSE的128分頻。RTC的時鐘源通過RTCSEL[1:0]來選擇。
STM32中有一個全速功能的USB模塊,其串行接口引擎需要一個頻率爲48MHz的時鐘源。該時鐘源只能從PLL輸出端獲取,可以選擇爲1.5分頻或者1分頻,也就是,當需要使用USB模塊時,PLL必須使能,並且時鐘頻率配置爲48MHz或72MHz。
另外,STM32還可以選擇一個PLL輸出的2分頻、HSI、HSE、或者系統時鐘SYSCLK輸出到MCO腳(PA8)上。系統時鐘SYSCLK,是供STM32中絕大部分部件工作的時鐘源,它可選擇爲PLL輸出、HSI或者HSE,(一般程序中採用PLL倍頻到72Mhz)在選擇時鐘源前注意要判斷目標時鐘源是否已經穩定振盪。Max=72MHz,它分爲2路,1路送給I2S2、I2S3使用的I2S2CLK,I2S3CLK;另外1路通過AHB分頻器分頻(1/2/4/8/16/64/128/256/512)分頻後送給以下8大模塊使用:
① 送給SDIO使用的SDIOCLK時鐘。
② 送給FSMC使用的FSMCCLK時鐘。
③ 送給AHB總線、內核、內存和DMA使用的HCLK時鐘。
④ 通過8分頻後送給Cortex的系統定時器時鐘(SysTick)。
⑤ 直接送給Cortex的空閒運行時鐘FCLK。
⑥ 送給APB1分頻器。APB1分頻器可選擇1、2、4、8、16分頻,其輸出一路供APB1外設使用(PCLK1,最大頻率36MHz),另一路送給定時器(Timer2-7)2、3、4倍頻器使用。該倍頻器可選擇1或者2倍頻,時鐘輸出供定時器2、3、4、5、6、7使用。
⑦ 送給APB2分頻器。APB2分頻器可選擇1、2、4、8、16分頻,其輸出一路供APB2外設使用(PCLK2,最大頻率72MHz),另一路送給定時器(Timer1、Timer8)1、2倍頻器使用。該倍頻器可選擇1或者2倍頻,時鐘輸出供定時器1和定時器8使用。另外,APB2分頻器還有一路輸出供ADC分頻器使用,分頻後得到ADCCLK時鐘送給ADC模塊使用。ADC分頻器可選擇爲2、4、6、8分頻。
⑧ 2分頻後送給SDIO AHB接口使用(HCLK/2)。

時鐘輸出的使能控制
在以上的時鐘輸出中有很多是帶使能控制的,如AHB總線時鐘、內核時鐘、各種APB1外設、APB2外設等。
當需要使用某模塊時,必需先使能對應的時鐘。需要注意的是定時器的倍頻器,當APB的分頻爲1時,它的倍頻值爲1,否則它的倍頻值就爲2。
連接在APB1(低速外設)上的設備有:電源接口、備份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3、SPI2、窗口看門狗、 Timer2、Timer3、Timer4。注意USB模塊雖然需要一個單獨的48MHz時鐘信號,但它應該不是供USB模塊工作的時鐘,而只是提供給串行接口引擎(SIE)使用的時鐘。USB模塊工作的時鐘應該是由APB1提供的。
連接在APB2(高速外設)上的設備有:GPIO_A-E、USART1、ADC1、ADC2、ADC3、TIM1、TIM8、SPI1、AFIO
在這裏插入圖片描述
使用HSE時鐘,程序設置時鐘參數流程:
1、將RCC寄存器重新設置爲默認值 RCC_DeInit;
2、打開外部高速時鐘晶振HSE RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
3、等待外部高速時鐘晶振工作 HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
4、設置AHB時鐘 RCC_HCLKConfig;
5、設置高速AHB時鐘 RCC_PCLK2Config;
6、設置低速速AHB時鐘 RCC_PCLK1Config;
7、設置PLL RCC_PLLConfig;
8、打開PLL RCC_PLLCmd(ENABLE);
9、等待PLL工作 while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
10、設置系統時鐘 RCC_SYSCLKConfig;
11、判斷是否PLL是系統時鐘 while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
12、打開要使用的外設時鐘 RCC_APB2PeriphClockCmd()/RCC_APB1PeriphClockCmd()

下面是STM32軟件固件庫的程序中對RCC的配置函數(使用外部8MHz晶振)
void RCC_Configuration(void)
{
RCC_DeInit();
RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON); //RCC_HSE_ON——HSE晶振打開(ON)
HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
if(HSEStartUpStatus == SUCCESS) //SUCCESS:HSE晶振穩定且就緒
{
RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); //RCC_SYSCLK_Div1——AHB時鐘 = 系統時鐘
RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1); //RCC_HCLK_Div1——APB2時鐘 = HCLK
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2); //RCC_HCLK_Div2——APB1時鐘 = HCLK / 2
FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2); //FLASH_Latency_2 2延時週期
FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable); // 預取指緩存使能
RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
// PLL的輸入時鐘 = HSE時鐘頻率;RCC_PLLMul_9——PLL輸入時鐘x 9
RCC_PLLCmd(ENABLE);
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET) ;
RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
//RCC_SYSCLKSource_PLLCLK——選擇PLL作爲系統時鐘
while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08); //0x08:PLL作爲系統時鐘
}

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB |
RCC_APB2Periph_GPIOC , ENABLE);
//RCC_APB2Periph_GPIOA GPIOA時鐘
//RCC_APB2Periph_GPIOB GPIOB時鐘
//RCC_APB2Periph_GPIOC GPIOC時鐘
//RCC_APB2Periph_GPIOD GPIOD時鐘
}

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