2019年09月21日 | STM32的时钟系统RCC详细整理

一、综述：

1、时钟源

在 STM32 中，一共有 5 个时钟源，分别是 HSI 、 HSE 、 LSI 、 LSE 、 PLL 。

 ①HSI 是高速内部时钟， RC 振荡器，频率为 8MHz ；

 ②HSE 是高速外部时钟，可接石英 / 陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，频率范围是 4MHz – 16MHz ；

 ③LSI 是低速内部时钟， RC 振荡器，频率为 40KHz ；

 ④LSE 是低速外部时钟，接频率为 32.768KHz 的石英晶体；

 ⑤PLL 为锁相环倍频输出，严格的来说并不算一个独立的时钟源， PLL 的输入可以接 HSI/2 、 HSE 或者 HSE/2 。PLL倍频可选择为 2 – 16 倍，但是其输出频率最大不得超过 72MHz 。

其中， 40kHz 的 LSI 供独立看门狗 IWDG 使用，另外它还可以被选择为实时时钟 RTC 的时钟源。另外，实时时钟RTC 的时钟源还可以选择 LSE ，或者是 HSE 的 128 分频。

STM32 中有一个全速功能的 USB 模块，其串行接口引擎需要一个频率为 48MHz 的时钟源。该时钟源只能从 PLL 端获取，可以选择为 1.5 分频或者 1 分频，也就是，当需使用到 USB 模块时， PLL 必须使能，并且时钟配置为 48MHz或 72MHz 。

另外 STM32 还可以选择一个时钟信号输出到 MCO 脚 (PA.8) 上，可以选择为 PLL 输出的 2 分频、 HSI 、 HSE或者系统时钟。

系统时钟 SYSCLK ，它是提供 STM32 中绝大部分部件工作的时钟源。系统时钟可以选择为 PLL 输出、 HSI 、HSE 。系系统时钟最大频率为 72MHz ，它通过 AHB 分频器分频后送给各个模块使用， AHB 分频器可以选择 1 、 2、 4 、 8 、 16 、 64 、 128 、 256 、 512 分频，AHB分频器输出的时钟送给 5 大模块使用：

       ①送给 AHB 总线、内核、内存和 DMA 使用的 HCLK 时钟；

       ②通过 8 分频后送给 Cortex 的系统定时器时钟STCLK；

       ③直接送给 Cortex 的空闲运行时钟 FCLK ；

       ④送给 APB1 分频器。 APB1 分频器可以选择 1 、 2 、 4 、 8 、 16 分频，其输出一路供 APB1 外设使用（PCLK1 ，最大频率 36MHz ），另一路送给定时器 (Timer)2 、 3 、 4 倍频器使用。该倍频器根据PCLK1的分频值自动选择 1 或者 2 倍频，时钟输出供定时器 2 、 3 、 4 使用。

       ⑤送给 APB2 分频器。 APB2 分频器可以选择 1 、 2 、 4 、 8 、 16 分频，其输出一路供 APB2 外设使用（PCLK2 ，最大频率 72MHz ），另外一路送给定时器 (Timer)1 倍频使用。该倍频器根据PCLK2的分频值自动选择1 或 2 倍频，时钟输出供定时器 1 使用。另外 APB2 分频器还有一路输出供 ADC 分频器使用，分频后送给 ADC 模块使用。 ADC 分频器可选择为 2 、 4 、 6 、 8 分频。

需要注意的是定时器的倍频器，当 APB 的分频为 1 时，它的倍频值为 1 ，否则它的倍频值就为 2 。

2、APB1和APB2连接的模块

①连接在 APB1( 低速外设 ) 上的设备有：电源接口、备份接口、 CAN 、 USB 、 I2C1 、 I2C2 、 UART2 、UART3 、 SPI2 、窗口看门狗、 Timer2 、 Timer3 、 Timer4 。 注意 USB 模块虽然需要一个单独的 48MHz 的时钟信号，但是它应该不是供 USB 模块工作的时钟，而只是提供给串行接口引擎 (SIE) 使用的时钟。 USB 模块的工作时钟应该是由 APB1 提供的。

②连接在 APB2 （高速外设）上的设备有： UART1 、 SPI1 、 Timer1 、 ADC1 、 ADC2 、 GPIOx(PA~PE) 、第二功能 IO 口。

二、寄存器介绍：

typedef struct

{

  __IO uint32_t CR;

  __IO uint32_t CFGR;

  __IO uint32_t CIR;

  __IO uint32_t APB2RSTR;

  __IO uint32_t APB1RSTR;

  __IO uint32_t AHBENR;

  __IO uint32_t APB2ENR;

  __IO uint32_t APB1ENR;

  __IO uint32_t BDCR;

  __IO uint32_t CSR;

#ifdef STM32F10X_CL 

  __IO uint32_t AHBRSTR;

  __IO uint32_t CFGR2;

#endif /* STM32F10X_CL */

#if defined (STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL) || defined (STM32F10X_HD_VL)  

  uint32_t RESERVED0;

  __IO uint32_t CFGR2;

#endif /* STM32F10X_LD_VL || STM32F10X_MD_VL || STM32F10X_HD_VL */

} RCC_TypeDef;

1、时钟控制寄存器(RCC_CR)：（复位值为0x0000 xx83，内部低速时钟使能和就绪，内部时钟校准）

主要功能：内外部高速时钟的使能和就绪标志（含内部高速时钟校准调整），外部高速时钟旁路，时钟安全系统CSS使能，PLL使能和PLL就绪标志。

2、时钟配置寄存器(RCC_CFGR)：（复位值为0x0000 0000）

主要功能：系统时钟源切换及状态，AHB、APB1、APB2、ADC、USB预分频，PLL输入时钟源选择及HSE输入PLL分频选择，PLL倍频系数，MCO（PA8）引脚微控制器时钟输出。

3、时钟中断寄存器 (RCC_CIR)：（复位值: 0x0000 0000）

主要功能：LSI、LSE、HIS、HSE、PLL就绪中断标志，HSE时钟失效导致时钟安全系统中断标志，LSI、LSE、HIS、HSE、PLL就绪中断使能，清除LSI、LSE、HIS、HSE、PLL就绪中断，清除时钟安全系统中断。

4、APB2外设复位寄存器 (RCC_APB2RSTR)：（复位值: 0x0000 0000）

主要功能：AFIO、IOPA、IOPB、IOPC、IOPD、IOPE、IOPF、IOPG、ADC1、ADC2、TIM1、SPI1、TIM8、USART1、ADC3复位。

5、APB1外设复位寄存器 (RCC_APB1RSTR) ：（复位值: 0x0000 0000）

主要功能：TIM2、TIM3、TIM4、TIM5、TIM6、TIM7、WWDG、SPI2、SPI3、USART2、USART3、USART4、USART5、I2C1、I2C2、USB、CAN、BKP、PWR、DAC复位。

6、AHB外设时钟使能寄存器 (RCC_AHBENR) ：（复位值: 0x0000 0014睡眠模式时SRAM、闪存接口电路时钟开启）

主要功能：DMA1、DMA2、SRAM、FLITF、CRC、FSMC、SDIO时钟使能。

7、APB2外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR) ：（复位值: 0x0000 0000）

主要功能：AFIO、IOPA、IOPB、IOPC、IOPD、IOPE、IOPF、IOPG、ADC1、ADC2、TIM1、SPI1、TIM8、USART1、ADC3时钟使能。

8、APB1外设时钟使能寄存器(RCC_APB1ENR) ：（复位值: 0x0000 0000）

主要功能：TIM2、TIM3、TIM4、TIM5、TIM6、TIM7、WWDG、SPI2、SPI3、USART2、USART3、USART4、USART5、I2C1、I2C2、USB、CAN、BKP、PWR、DAC时钟使能。

9、备份域控制寄存器 (RCC_BDCR) ：（复位值: 0x0000 0000）

主要功能：外部低速振荡器使能和就绪标志及旁路、RTC时钟源选择和时钟使能、备份域软件复位。

10、控制/状态寄存器 (RCC_CSR) ：（复位值: 0x0C00 0000 NRST引脚复位标志、上电/掉电复位标志）

主要功能：内部低速振荡器就绪、清除复位标志、NRST引脚复位标志、上电/掉电复位标志、软件复位标志、独立看门狗复位标志、窗口看门狗复位标志、低功耗复位标志。

三、初始化设置

采用8MHz 外部HSE 时钟，在 MDK 编译平台中，程序的时钟设置参数流程如下：

    将 RCC 寄存器重新设置为默认值：RCC_DeInit();

    打开外部高速时钟晶振 HSE ：    RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

    等待外部高速时钟晶振工作：       HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

    设置 AHB 时钟 (HCLK) ：          RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

        设置APB 2时钟 (APB2) ：    RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

        设置APB1 时钟 (APB1) ：    RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

        设置 PLL ：       RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);

    打开 PLL ：                                  RCC_PLLCmd(ENABLE);

    等待 PLL 工作：    while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);

设置系统时钟：    RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

判断 PLL 是否是系统时钟：        while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);

1、使用库函数进行时钟系统初始化配置

void RCC_config()//如果外部晶振为8M，PLLCLK=SYSCLK=72M，HCLK=72M，//P2CLK=72M，P1CLK=36M，ADCCLK=36M，USBCLK=48M，TIMCLK=72M

{

       ErrorStatus HSEStartUpStatus; // 定义错误状态变量

       RCC_DeInit();//将RCC寄存器重新设置为默认值

       RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON); //打开外部高速时钟晶振

       HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();// 等待外部高速时钟晶振工作

       if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)

       {

       RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);//设置AHB不分频，HCLK=SYSCLK

       RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);//设置APB2不分频，P2CLK=HCLK

       RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2); //设置APB1 为2分频，P1CLK=HCLK/2

       FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);//设置FLASH代码延时

       FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);//使能预取指缓存

       RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);//设置PLL时钟源，

//外部时钟不分频，为HSE的9倍频8MHz * 9 = 72MHz

       RCC_PLLCmd(ENABLE);//使能PLL

       while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);//等待PLL准备就绪

       RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);//设置PLL为系统时钟源

       while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);//判断PLL是否是系统时钟

       }

            /*RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE); // 打开 PB 和 PD 用于点亮 LED 灯*/

}

2、使用寄存器进行RCC时钟初始化配置

void RCC_init(u8 PLL)//输入PLL的倍频值2—16倍频

//HCLK=PLLCLK=SYSCLK=P2CLK=P1CLK*2=ADCCLK*2=TIMCLK=USBCLK*2/3

{

       unsigned char temp=0;  

       //RCC_DeInit();              //将RCC寄存器重新设置为默认值

       RCC->CR|=0x00010000;  //外部高速时钟使能HSEON

       while(!(RCC->CR>>17));//等待外部时钟就绪

       RCC->CFGR=0X00000400; //APB1=DIV2;APB2=DIV1;AHB=DIV1;

       PLL-=2;//抵消2个单位

       RCC->CFGR|=PLL<<18;   //设置PLL倍频值 2~16

       RCC->CFGR|=1<<16;     //PLL时钟源选择

       FLASH->ACR|=0x32;     //FLASH 2个延时周期

       RCC->CR|=0x01000000;  //PLLON

       while(!(RCC->CR>>25));//等待PLL锁定

       RCC->CFGR|=0x00000002;//PLL作为系统时钟      

       while(temp!=0x02)     //等待PLL作为系统时钟设置成功

       {  

              temp=RCC->CFGR>>2;

              temp&=0x03;

       }   

}

四、相关库函数解析

1、库中所涉及到的结构体

typedef struct

{

  uint32_t SYSCLK_Frequency;  /*!< returns SYSCLK clock frequency expressed in Hz */

  uint32_t HCLK_Frequency;    /*!< returns HCLK clock frequency expressed in Hz */

  uint32_t PCLK1_Frequency;   /*!< returns PCLK1 clock frequency expressed in Hz */

  uint32_t PCLK2_Frequency;   /*!< returns PCLK2 clock frequency expressed in Hz */

  uint32_t ADCCLK_Frequency; /*!< returns ADCCLK clock frequency expressed in Hz */

}RCC_ClocksTypeDef;

2、库函数解析

void RCC_DeInit(void);//将外设RCC寄存器设为缺省值；（除RCC_BDCR和RCC_CSR）

void RCC_HSEConfig(uint32_t RCC_HSE);//设置外部高速晶振（HSE）；

//输入：RCC_HSE_OFF，RCC_HSE_ON，RCC_HSE_Bypass(HSE旁路)

ErrorStatus RCC_WaitForHSEStartUp(void);//等待HSE起振；

//返回值：SUCCESS,HSE晶振稳定且就绪；ERROR，HSE晶振未就绪

void RCC_AdjustHSICalibrationValue(uint8_t HSICalibrationValue);//调整内部高速晶振（HSI）校准值

//输入：校准补偿值（该参数取值必须在0到0x1F之间）

void RCC_HSICmd(FunctionalState NewState);//使能或者失能内部高速晶振（HSI）

//输入：ENABLE或者DISABLE（如果HSI被用于系统时钟，或者FLASH编写操作进行中，那么它不能被停振）

void RCC_PLLConfig(uint32_t RCC_PLLSource, uint32_t RCC_PLLMul);//设置PLL时钟源及倍频系数

//输入：RCC_PLLSource_HSI_Div2，RCC_PLLSource_HSE_Div1，RCC_PLLSource_HSE_Div2

//输入：RCC_PLLMul_2到RCC_PLLMul_16

void RCC_PLLCmd(FunctionalState NewState);// 使能或者失能PLL

//输入：ENABLE或者DISABLE

#if defined (STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL) || defined (STM32F10X_HD_VL) || defined (STM32F10X_CL)

 void RCC_PREDIV1Config(uint32_t RCC_PREDIV1_Source, uint32_t RCC_PREDIV1_Div);//

#endif

#ifdef  STM32F10X_CL

 void RCC_PREDIV2Config(uint32_t RCC_PREDIV2_Div);//

 void RCC_PLL2Config(uint32_t RCC_PLL2Mul);//

 void RCC_PLL2Cmd(FunctionalState NewState);//

 void RCC_PLL3Config(uint32_t RCC_PLL3Mul);//

 void RCC_PLL3Cmd(FunctionalState NewState);//

#endif /* STM32F10X_CL */

void RCC_SYSCLKConfig(uint32_t RCC_SYSCLKSource);//设置系统时钟(SYSCLK)源

// RCC_SYSCLKSource_HSI，RCC_SYSCLKSource_HSE，RCC_SYSCLKSource_PLLCLK

uint8_t RCC_GetSYSCLKSource(void);// 返回用作系统时钟的时钟源

//返回值：0x00 HSI作为系统时钟，0x04 HSE作为系统时钟，0x08 PLL作为系统时钟

void RCC_HCLKConfig(uint32_t RCC_SYSCLK);//设置AHB时钟（HCLK）

//输入：RCC_SYSCLK_Div1，RCC_SYSCLK_Div2，RCC_SYSCLK_Div4，RCC_SYSCLK_Div8，RCC_SYSCLK_Div16，

//RCC_SYSCLK_Div32，RCC_SYSCLK_Div64，RCC_SYSCLK_Div128，RCC_SYSCLK_Div256，RCC_SYSCLK_Div512

void RCC_PCLK1Config(uint32_t RCC_HCLK);// 设置低速AHB时钟（PCLK1）