2021年10月09日 | 【STM8单片机】---时钟配置小感悟

今天闲着没事，在博客中想总结一下之前工作时用到的STM8时钟代码，本来觉的很简单，随便写写就完事了。这一细看让我慌了一下，还是有没有搞懂的地方。经过一个下午的努力，并且在好朋友的帮助下，终于稍微理清了一些头绪，且记下来，不对了日后再做补充。

首先上STM8单片机的时钟树图片。

这个图是时钟树的上半部分截图。从图中可以清楚的看到STM8的时钟树相对比STM32还是简单了很多。时钟来源有3种，外部晶振、内部RC 16MHz、内部RC 128KHz。CPU的运行CLK来自Fmaster，可以进行128/64/32/16/8/4/2/1分频，也就是最快等于Fmaster。如果是来自内部RC的16MHz则可以首先进行一次预分频HSIDIV，分频系数有8/4/2/1。

这里详细说一下外部时钟的问题。看一下20X系列的数据手册

从数据手册中可以看出，外部晶振的大小最高可以达到24MHz。STM8一些产品最高可以到16MHz，可以从库函数文件stm8s.h文中看到，截图如下：

假如需要外部晶振16MHz，则只需要进行修改如下所示即可。否则在进行使用串口等外设的时候会系统会错误的时间基准，导致无法正常运行。

代码的配置对库例程进行简单的修改，将内部RC和外部的合并了，使用的时候注释即可。

   CLK_DeInit();

    /*Configure the Fcpu to DIV1*/  //内部和外部都可以进行分频的地方

   CLK_SYSCLKConfig(CLK_PRESCALER_CPUDIV1);

    /*Configure the HSI prescaler to the optimal value */  //内部16MHz独有的预分频

   CLK_SYSCLKConfig(CLK_PRESCALER_HSIDIV1);

    /*Configure the system clock to use HSE clock source and to run at 24Mhz */

    status =CLK_ClockSwitchConfig(CLK_SWITCHMODE_AUTO, CLK_SOURCE_HSE, DISABLE,CLK_CURRENTCLOCKSTATE_DISABLE);

   if(status== SUCCESS)

    {}

    /*Configure the system clock to use HSI clock source and to run at 16Mhz */

    status =CLK_ClockSwitchConfig(CLK_SWITCHMODE_AUTO, CLK_SOURCE_HSI, DISABLE,CLK_CURRENTCLOCKSTATE_DISABLE);

   if(status== SUCCESS)

{}

其中CLK_ClockSwitchConfig库函数遵循上图流程，手动模式暂且不管。配置到这里，其实时钟的配置基本已经OK了，但是仔细阅读库例程的readme.txt和数据手册可以发现在使用外部大于16Mhz情况下的这么一句话

这句话是啥意思呢？经过查阅手册发现

在0个等待周期时速度24MHz。也就是其实需要一些等待时间的，具体是多少呢？

在时钟稳定时需要一个HSECNT的时间延迟稳定；另外一个是当Fcpu>16MHz的时候，需要1 wait state。这2个都是“Option bytes”里可以进行预先配置的。他们的地址和默认配置如下图所示。

 也就是说，在使用外部24Mhz一定要“Before using the HSE clock make sure that the "Flash_Wait_States"is set to 1.”确保这个选项字节被配置成当需要读取Flash和EEPROM的时候等待一个周期。并且还要保证在开始启动时有足够的稳定时间来确保时钟脉冲稳定，即HSECNT。配置方法可以使用ST-LINK在软件中进行配置，网上教程一堆。也可以在程序中对该地址进行读写操作，可以参考风驰STM8的方法。风驰大哥也有时钟配置的教程很详细，但是对那个等待一个周期解释的不够详细，让我这种小白很是头疼。经过一下午的奋斗，在好哥们的教导下我略微明白了一些，下面就将自己浅显的理解暂且记下，不对的地方日后更正。

在数据手册的首页上面刚开始就说了，STM采用的是哈佛结构3级流水线，也就是同时进行着3个步骤的操作，具体百度，我怕吹牛逼说错了误导别人。其中第一步骤是对Flash进行取指令，当速度大于16MHz的时候STM8要求加入1个等待周期，我的理解就是由于硬件技术的限制，当读取速度过高的时候不能保证数据的准确性，所以需要降速读取。那24Mhz的速度岂不是很垃圾，会不会比16MHz还慢呢？其实不会的，其余的操作，只要不涉及Flash的操作，时序都是在CLK=24Mhz的速度下进行的，非常快。哥们给我举例，假如一个乘法指令3个周期，读取Flash一个周期，他们同时进行的时候，即使读取Flash结束了还是要再等2个周期，等乘法指令结束了才能下一步，并不是24MHz全速运行一个周期不浪费，需要从汇编角度进行时序的严格分析才是最标准的。可以肯定，最终的速度低于24MHz，但并不能说明什么。其性能也可以用MIPS(Million Instructions Per Second)这个指标来说明它的速度，STM8的数据手册这样写“Max 20 MIPS @ 24 MHz”。