STM32 F103 RCC 使用HSE配置时钟
STM32F10x中文参考手册 RCC设置寄存器
H
锁相环PLL使能、就绪标志位;外部高速时钟HSE使能、就绪标志位;
PLLXTPRE:HSE分频器作为PLL输入;PLLSRC:PLL输入时钟源;PLLMUL:PLL倍频系数
SW[1:0]:系统时钟切换;SWS[1:0]:系统时钟切换状态
HPRE[3:0]: AHB预分频;PPRE1[2:0]:低速APB预分频;PPRE2[2:0]:高速APB预分频
MCO: 微控制器时钟输出 (100 系统时钟(SYSCLK)输出)
15.2 RCC 时钟框图剖析
15.2.1 系统时钟
15.2.1.1 HSE 高速外部时钟信号
HSE 是高速的外部时钟信号,可以由有源晶振或者无源晶振提供,频率从4-16MHZ 不等。当使用有源晶振时,时钟从OSC_IN 引脚进入,OSC_OUT 引脚悬空,当选用无源晶振时,时钟从
OSC_IN 和OSC_OUT 进入,并且要配谐振电容。
15.2.1.2 PLL 时钟源
HSE 最常使用的就是8M 的无源晶振。当确定PLL 时钟来源的时候,HSE 可以不分频或者2 分频,这个由时钟配置寄存器CFGR 的位17:PLLXTPRE 设置,我们设置为HSE 不分频。
PLL 时钟来源可以有两个,一个来自HSE,另外一个是HSI/2,具体用哪个由时钟配置寄存器CFGR 的位16:PLLSRC 设置。HSI 是内部高速的时钟信号,频率为8M,根据温度和环境的情
况频率会有漂移,一般不作为PLL 的时钟来源。这里我们选HSE 作为PLL 的时钟来源。
15.2.1.3 PLL 时钟PLLCLK
通过设置PLL 的倍频因子, 可以对PLL 的时钟来源进行倍频, 倍频因子可以是:[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16],具体设置成多少,由时钟配置寄存器CFGR 的位21-18:PLLMUL[3:0] 设置。我们这里设置为9 倍频,因为上一步我们设置PLL 的时钟来源为HSE=8M,所以经过PLL 倍频之后的PLL 时钟:PLLCLK = 8M *9 = 72M。72M 是ST 官方推荐的稳定运行时钟,如果你想超频的话,增大倍频因子即可,最高为128M。我们这里设置PLL 时钟:PLLCLK = 8M *9 = 72M。
15.2.1.4 系统时钟SYSCLK
系统时钟来源可以是:HSI、PLLCLK、HSE,具体的时钟配置寄存器CFGR 的位1-0:SW[1:0]设置。我们这里设置系统时钟:SYSCLK = PLLCLK = 72M。
15.2.1.5 AHB 总线时钟HCLK
系统时钟SYSCLK 经过AHB 预分频器分频之后得到时钟叫APB 总线时钟,即HCLK,分频因子可以是:[1,2,4,8,16,64,128,256,512],具体的由时钟配置寄存器CFGR 的位7-4 :HPRE[3:0]
设置。片上大部分外设的时钟都是经过HCLK 分频得到,至于AHB 总线上的外设的时钟设置为多少,得等到我们使用该外设的时候才设置,我们这里只需粗线条的设置好APB 的时钟即可。
我们这里设置为1 分频,即HCLK=SYSCLK=72M。
15.2.1.6 APB2 总线时钟HCLK2
APB2 总线时钟PCLK2 由HCLK 经过高速APB2 预分频器得到,分频因子可以是:[1,2,4,8,16],具体由时钟配置寄存器CFGR 的位13-11:PPRE2[2:0] 决定。HCLK2 属于高速的总线时
钟,片上高速的外设就挂载到这条总线上,比如全部的GPIO、USART1、SPI1 等。至于APB2总线上的外设的时钟设置为多少,得等到我们使用该外设的时候才设置,我们这里只需粗线条的
设置好APB2 的时钟即可。我们这里设置为1 分频,即PCLK2 = HCLK = 72M。
15.2.1.7 APB1 总线时钟HCLK1
APB1 总线时钟PCLK1 由HCLK 经过低速APB 预分频器得到,分频因子可以是:[1,2,4,8,16],具体的由时钟配置寄存器CFGR 的位10-8:PRRE1[2:0] 决定。HCLK1 属于低速的总线时钟,最
高为36M,片上低速的外设就挂载到这条总线上,比如USART2/3/4/5、SPI2/3,I2C1/2 等。至于APB1 总线上的外设的时钟设置为多少,得等到我们使用该外设的时候才设置,我们这里只
需粗线条的设置好APB1 的时钟即可。我们这里设置为2 分频,即PCLK1 = HCLK/2 = 36M。
15.2.2 其他时钟:
15.2.2.1 A、USB 时钟
USB 时钟是由PLLCLK 经过USB 预分频器得到,分频因子可以是:[1,1.5],具体的由时钟配置寄存器CFGR 的位22:USBPRE 配置。USB 的时钟最高是48M,根据分频因子反推过来算,PLLCLK 只能是48M 或者是72M。一般我们设置PLLCLK=72M,USBCLK=48M。USB 对时钟要求比较高,所以PLLCLK 只能是由HSE 倍频得到,不能使用HSI 倍频。
15.2.2.2 B、Cortex 系统时钟SysTick
Cortex 系统时钟由HCLK 8 分频得到,等于9M,Cortex 系统时钟用来驱动内核的系统定时器SysTick,SysTick 一般用于操作系统的时钟节拍,也可以用做普通的定时。
15.2.2.3 C、ADC 时钟
ADC 时钟由PCLK2 经过ADC 预分频器得到,分频因子可以是[2,4,6,8],具体的由时钟配置寄存器CFGR 的位15-14:ADCPRE[1:0] 决定。ADC 时钟最高只能是14M,可使用6分频,设置成12MHz。
15.2.2.4 D、RTC 时钟、独立看门狗时钟
RTC 时钟可由HSE/128 分频得到,也可由低速外部时钟信号LSE 提供,频率为32.768KHZ,也可由低速内部时钟信号HSI 提供,具体选用哪个时钟由备份域控制寄存器BDCR 的位9-8:RTCSEL[1:0] 配置。独立看门狗的时钟由LSI 提供,且只能是由LSI 提供,LSI 是低速的内部时钟信号,频率为30~60KHZ 直接不等,一般取40KHZ。
15.2.2.5 E、MCO 时钟输出
MCO 是microcontroller clock output 的缩写,是微控制器时钟输出引脚,在STM32 F1 系列中由PA8 复用所得,主要作用是可以对外提供时钟,相当于一个有源晶振。MCO 的时钟来源可以是:PLLCLK/2、HSI、HSE、SYSCLK,具体选哪个由时钟配置寄存器CFGR 的位26-24:MCO[2:0] 决定。除了对外提供时钟这个作用之外,我们还可以通过示波器监控MCO 引脚的时钟输出来验证我们的系统时钟配置是否正确。
操作寄存器设置系统时钟:
第1步:使能外部高速时钟信号HSE,等待就绪;
第2步:设置AHB、APB1、APB2总线时钟;
第3步:配置锁相环时钟PLLCLK,包括PLLXTPRE,PLLSRC,PLLMUL;
第4步:系统时钟SYSCLK选择PLLCLK;
函数截取自固件库文件system_stm32f10x.c。
static void SetSysClockTo72(void)
{
__IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;
/* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/
/* 第1步,使能 HSE */
RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);
/* 等待HSE就绪并做超时处理 */
do
{
HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
StartUpCounter++;
} while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));
if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
{
HSEStatus = (uint32_t)0x01;
}
else
{
HSEStatus = (uint32_t)0x00;
}
// 如果HSE启动成功,程序则继续往下执行
if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
{
/* 使能预取指 */
FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;
/* Flash 2 wait state */
FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_2;
//第2步,设置3总线
/* HCLK = SYSCLK = 72M */
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
/* PCLK2 = HCLK = 72M */
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
/* PCLK1 = HCLK = 36M*/
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;
//第3步,设置锁相环 此处设置了PLLSRC PLLXTPRE PLLMULL
/* 锁相环配置: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */
RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
RCC_CFGR_PLLMULL));
RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL9);
/* 使能锁相环 PLL */
RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
/* 等待PLL稳定 */
while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)
{
}
/* 第4步,选择PLLCLK作为系统时钟*/
RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;
/* 等待PLLCLK切换为系统时钟 */
while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08)
{
}
}
else
{ /* 如果HSE 启动失败,用户可以在这里添加处理错误的代码 */
}
}
库函数设置系统时钟:
#include "bsp_rccclkconfig.h"
void HSE_SetSysClk( uint32_t RCC_PLLMul_x )
{
ErrorStatus HSEStatus;
// 初始化时系统设置了时钟,所以再次设置时钟需要复位RCC寄存器
RCC_DeInit();
// 第1步,使能 HSE
RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
HSEStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();//等候HSE使能就绪
if( HSEStatus == SUCCESS )
{
// 使能预取指,FLASH.H里的函数
FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
//第2步,配置3总线
RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);
RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
// 第3步,配置锁相环PLLCLK = HSE * RCC_PLLMul_x
RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_x);
// 使能PLL
RCC_PLLCmd(ENABLE);
// 等待PLL稳定
while( RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET );
// 第4步,选择系统时钟
RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
while( RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08 );
}
//HSE使能启动失败
else
{
/* 如果HSE 启动失败,用户可以在这里添加处理错误的代码 */
}
}
//开启microcontroller clock output
void MCO_GPIO_Config()
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}
#ifndef __BSP_RCCCLKCONFIG_H
#define __BSP_RCCCLKCONFIG_H
#include "stm32f10x.h"
void HSE_SetSysClk( uint32_t RCC_PLLMul_x );
void MCO_GPIO_Config();
#endif /*__BSP_RCCCLKCONFIG_H */
#include "stm32f10x.h" // 相当于51单片机中的 #include <reg51.h>
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_rccclkconfig.h"
void Delay( uint32_t count )
{
for(; count!=0; count--);
}
int main(void)
{
// 来到这里的时候,系统的时钟已经被配置成72M。
//HSE_SetSysClk( RCC_PLLMul_9 );
//HSI_SetSysClk( RCC_PLLMul_16 );//超频,设置系统时钟位128MHz
//MCO的的GPIO配置和输出选择SYSCLK(库函数在stm32f10x_rcc.c,见下程序)
MCO_GPIO_Config();
RCC_MCOConfig(RCC_MCO_SYSCLK);
LED_GPIO_Config();
while(1)
{
LED_G(OFF);
Delay(0xFFFFF);
LED_G(ON);
Delay(0xFFFFF);
}
}
/**
* @brief Selects the clock source to output on MCO pin.
* @param RCC_MCO: specifies the clock source to output.
* For @b other_STM32_devices, this parameter can be one of the following values:
* @arg RCC_MCO_NoClock: No clock selected
* @arg RCC_MCO_SYSCLK: System clock selected
* @arg RCC_MCO_HSI: HSI oscillator clock selected
* @arg RCC_MCO_HSE: HSE oscillator clock selected
* @arg RCC_MCO_PLLCLK_Div2: PLL clock divided by 2 selected
*
* @retval None
*/
void RCC_MCOConfig(uint8_t RCC_MCO)
{
/* Check the parameters */
assert_param(IS_RCC_MCO(RCC_MCO));
/* Perform Byte access to MCO bits to select the MCO source */
*(__IO uint8_t *) CFGR_BYTE4_ADDRESS = RCC_MCO;
}
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