2019年08月12日 | STM32-(26)：RCC内部结构与原理分析

RCC（Reset Clock Controller）复位与时钟控制器

这个在STM32中起到一个举足轻重的作用，所有的外设都由时钟来控制。通过控制时钟的开关、速度来控制外设的开关、运行速度来控制整体功耗。特别是对手持式设备、利用电池供电的设备都对功耗要求比较高。

一、时钟系统与内部结构

四个驱动单元
Cortex-M3内核ICode（地址）总线（I-bus）.DCode（数据）总线（D-bus）.和系统总线（S-bus）
GP-DMA（通用DMA）

三个被动单元
内部SRAM
内部闪存存储器
AHB到APB的桥（AHB2APBx），它连接所有的APB设备，APB2的时钟比APB1快。

简析： 首先，输入 OSC_OUT/OSC_IN，这是一路晶振，OSC32_IN/OSC32_OUT，第二路晶振，我们先看上面这一路，上面这一路是外部时钟（HSE OSC），外部时钟进来，也可先除以2（二分频）进来，进来之后又是一个选择开关，这个选择开关还有一路，HSI RC（内部时钟RC振荡器），内部时钟也可以直接进入后方，可以看到内部时钟是8Mhz，不管是内部时钟还是外部时钟，往后进入 PLL (锁相环)，锁相环起一个倍频器的作用，输出一个倍频之后的 PLLCLK，又遇到一个选择开关，这个选择开关还有一路输入 ，HSE OSC（外部晶振）直接过来的，所以一共有三个时钟，可以通过设置选择某一路过来，过来之后得到一个SYSCLK（系统时钟），系统时钟往后可以为 AHB总线提供时钟源，AHB Prescaler 是一个预分频器，再往后分三路，第一路跑到 CPU 内核（内核用，72Mhz）；第二路走到 APB1，提供给 APB1 控制的这些外设（最高36Mhz），如果这里还要用到通用定时器，这里还有一个 Multiplier(乘法器)，目的是使定时器的时钟更快；第三路到 APB2，类似于 APB1,最高速度快一些，另外还有一个 ADC，由于ADC不需要太快的速度，所以还需要经过分频（ADC Prescaler）；PLL 有一路没有走后方，直接下来供给 USB 外设使用，频率为48MHz(这个频率比较特殊，所以单独拉出来一路)

另外一路：OSC32_IN/OSC32_OUT，接的是外部 32.768KHz的晶振，简写成OSC32，为什么是32.768KHz ? 因为这个频率可以产生精确的秒信号（暂不深究）。这个晶振信号进来，经过 LSE OSC （外部低速时钟），进来一个32.768KHz的波，另外下方有一个低速的内部RC振荡器，大概40KHz，同时都进入后方的选择开关，这个选择开关的第三路输入是由上方提供的，三路输入，经选择开关选择，提供RTC时钟（实时时钟），当32.768这一路失效，可以选择另外两路，也能提供相对精确的时钟。

时钟监视系统 CSS:监视 HSE OSC 时钟，这个外部时钟会提供给 CPU 使用，当检测到HSE OSC 失效，则立即切换至 HSI RC

MCO接口：芯片上有一个专门的引脚叫MCO，可以通过选择开关来选择，可以通过示波器测量 SYSCLK、HSI、HSE、PLLCLK各个波形，根据脉冲波形来判断时钟是否正常。除此之外，也可以通过这个接口给其他器件充当晶振。即既能作为内部诊断，也能为外部提供晶振，并且提供晶振的时候还有多种选择。

为什么要这么多时钟？内部时钟？外部时钟？
有内部高速（HSI RC）、外部高速（HSE DSC）、外部低速（LSE DSC）、内部低速（LSI RC）,首先高速、低速满足的外设是不一样的，比如低速满足 RTC 时钟和看门狗，至于外部内部，是当外部失效的时候也可以使用内部的振荡器，可以工作，只不过接了外部的晶振，时钟更加精确而已

时钟源

时钟是STM32的脉搏，是驱动源。使用任何一个外设都必须打开相应的时钟。这样的好处就是，如果不使用一个外设的时候，就把它的时钟关掉，从而可以降低系统的功耗，达到节能，实现低功耗的效果。

STM32的时钟可以由以下4个时钟源提供：
1、 HSI:高速内部时钟信号stm32单片机内带的时钟（8M频率）精度较差
2、 HSE:高速外部时钟信号精度高来源(1)HSE外部晶体/陶瓷谐振器(晶振）（2)HSE用户外部时钟
3、 LSE:低速外部晶体32.768kHz主要提供一个精确的时钟源一般作为RTC时钟使用
4、 LSI:低速内部时钟，主要提供给看门狗

stm32将时钟信号(例如HSE)经过分频或倍频(PLL)后,得到系统时钟，系统时钟经过分频，产生外设所使用的时钟。

RCC 程序流程

设罝时钟流程：
1、 将RCC寄存器重新设罝为默认值 RCC_Delnit
2、 打开夕卜部高速时钟晶振HSE RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
3、 等待外部髙速时钟晶振工作 HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
4、 设置AHB时钟 RCC_HCLKConfig;
5、 设罝高速APB时钟 RCC_PCLK2Config;
6、 设置低速速APB时钟 RCC_PCLK1Config
7、 设置PLL RCC_PLLConfig
8、 打开PLL RCC_PLLCmd(ENABLE);
9、 等待PLL工作 while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) = RESET)
10、设置系统时钟 RCC_SYSCLKConfig
11、判断是否PLL是系统时钟 while[RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
12、打开要使用的外设时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd()/RCC_APB1PeriphClockCmd ()

代码

RCC_Configuration

void RCC_Configuration(void) 

{

//=============================== 使用内部RC晶振 ===================================

    /*   

RCC_HSICmd(ENABLE);//使能内部高速晶振 ;

  RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_HSI);//选择内部高速时钟作为系统时钟SYSCLOCK=8MHZ

RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);//选择HCLK时钟源为系统时钟SYYSCLOCK

  RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div4);//APB1时钟为2M 

  RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div4);//APB2时钟为2M

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);//使能APB2外设GPIOB时钟

*/

//==========================使用外部RC晶振========================================

  RCC_DeInit(); //初始化为缺省状态

  RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);  //高速时钟使能

  while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_HSERDY) == RESET);  //等待高速时钟使能就绪

    FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable); //Enable Prefetch Buffer 

    FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);   // Flash 2 wait state 

    RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); // HCLK = SYSCLK 

    RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1); // PCLK2 = HCLK 

    RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);   // PCLK1 = HCLK/2 

    RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9); // PLLCLK = 8MHz * 9 = 72 MHz  

    RCC_PLLCmd(ENABLE);   // Enable PLL 

    while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET); // Wait till PLL is ready 

    RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);   // Select PLL as system clock source 

    while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08); // Wait till PLL is used as system clock source 

//====================================================================================

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 使能APB2外设GPIOC时钟

  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE); // Enable TIM2, TIM3 and TIM4 clocks ,可删掉

}

//以下具体函数的设置是参照寄存器手册配置的

/*******************************************************************************

* Function Name  : RCC_DeInit

* Description    : Resets the RCC clock configuration to the default reset state.

* Input          : None

* Output         : None

* Return         : None

* 功能           : 将外设RCC寄存器重设为缺省值 ；

*******************************************************************************/

void RCC_DeInit(void)

{

  /* Set HSION bit */

  RCC->CR |= (u32)0x00000001;

  /* Reset SW[1:0], HPRE[3:0], PPRE1[2:0], PPRE2[2:0], ADCPRE[1:0] and MCO[2:0] bits */

  RCC->CFGR &= (u32)0xF8FF0000;

  /* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */

  RCC->CR &= (u32)0xFEF6FFFF;

  /* Reset HSEBYP bit */

  RCC->CR &= (u32)0xFFFBFFFF;

  /* Reset PLLSRC, PLLXTPRE, PLLMUL[3:0] and USBPRE bits */

  RCC->CFGR &= (u32)0xFF80FFFF;

  /* Disable all interrupts */

  RCC->CIR = 0x00000000;

}

/*******************************************************************************

* Function Name  : RCC_HSEConfig

* Description    : Configures the External High Speed oscillator (HSE).

*                  HSE can not be stopped if it is used directly or through the 

*                  PLL as system clock.

* Input          : - RCC_HSE: specifies the new state of the HSE.

*                    This parameter can be one of the following values:

*                       - RCC_HSE_OFF: HSE oscillator OFF

*                       - RCC_HSE_ON: HSE oscillator ON

*                       - RCC_HSE_Bypass: HSE oscillator bypassed with external

*                         clock

* Output         : None

* Return         : None

* 功能           : 设置外设高速晶振(HSE)

*******************************************************************************/

void RCC_HSEConfig(u32 RCC_HSE)

{

  /* Check the parameters */

  assert_param(IS_RCC_HSE(RCC_HSE));

  /* Reset HSEON and HSEBYP bits before configuring the HSE ------------------*/

  /* Reset HSEON bit */

  RCC->CR &= CR_HSEON_Reset;

  /* Reset HSEBYP bit */

  RCC->CR &= CR_HSEBYP_Reset;

  /* Configure HSE (RCC_HSE_OFF is already covered by the code section above) */

  switch(RCC_HSE)

  {

    case RCC_HSE_ON:

      /* Set HSEON bit */

      RCC->CR |= CR_HSEON_Set;

      break;

    case RCC_HSE_Bypass:

      /* Set HSEBYP and HSEON bits */

      RCC->CR |= CR_HSEBYP_Set | CR_HSEON_Set;

      break;            

    default:

      break;      

  }

}

/*******************************************************************************

* Function Name  : RCC_GetFlagStatus

* Description    : Checks whether the specified RCC flag is set or not.

* Input          : - RCC_FLAG: specifies the flag to check.

*                    This parameter can be one of the following values:

*                       - RCC_FLAG_HSIRDY: HSI oscillator clock ready

*                       - RCC_FLAG_HSERDY: HSE oscillator clock ready

*                       - RCC_FLAG_PLLRDY: PLL clock ready

*                       - RCC_FLAG_LSERDY: LSE oscillator clock ready

*                       - RCC_FLAG_LSIRDY: LSI oscillator clock ready

*                       - RCC_FLAG_PINRST: Pin reset

*                       - RCC_FLAG_PORRST: POR/PDR reset

*                       - RCC_FLAG_SFTRST: Software reset

*                       - RCC_FLAG_IWDGRST: Independent Watchdog reset

*                       - RCC_FLAG_WWDGRST: Window Watchdog reset

*                       - RCC_FLAG_LPWRRST: Low Power reset

* Output         : None

* Return         : The new state of RCC_FLAG (SET or RESET).

* 功能           : 检查指定的RCC标志位设置与否 ；

*******************************************************************************/

FlagStatus RCC_GetFlagStatus(u8 RCC_FLAG)

{

  u32 tmp = 0;

  u32 statusreg = 0;

  FlagStatus bitstatus = RESET;

  /* Check the parameters */

  assert_param(IS_RCC_FLAG(RCC_FLAG));

  /* Get the RCC register index */

  tmp = RCC_FLAG >> 5;

  if (tmp == 1)               /* The flag to check is in CR register */