2021年12月14日 | STM32系统时钟RCC工作流程详解+配置函数中文注释+使用HSE代码

前言

STM32系统时钟RCC工作流程详解

提示：以下是本篇文章正文内容

一、时钟树

二、工作流程

1.配置外部高速时钟HSE

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。

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。

配置：设置为 HSE 不分频。

2.配置锁相环PLL时钟源

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

配置：选 HSE作为 PLL的时钟来源。

3.配置锁相环PLL倍频因子得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。

配置：设置为 9 倍频

4.配置系统时钟 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。

配置：设置系统时钟：SYSCLK = PLLCLK = 72M。

5.配置AHB总线分频因子

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。

配置：里设置为 1 分频，即 HCLK=SYSCLK=72M。

6.配置APB1总线分频因子

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。

配置：设置为 2 分频，即 PCLK1 = HCLK/2 = 36M。

7.配置APB2总线分频因子

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。

配置：设置为 1 分频，即 PCLK2 = HCLK =72M。

三、时钟配置函数中文注释

static void SetSysClockTo72(void)

{

  __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;

  /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/    

  /* 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;    

    /* 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;

    /*  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 PLL */

    RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;

    /* 等待PLL稳定 */

    while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)

    {

    }    

    /* 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 */

  }

}

四、使用HSE配置代码

HSE固件库配置.c

#include "bsp_rccclkconfig.h"

void HSE_SetSysClk( uint32_t RCC_PLLMul_x )

{

ErrorStatus HSEStatus;

// 把RCC 寄存器复位成复位值

RCC_DeInit();

// 使能 HSE 

RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

HSEStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

if( HSEStatus == SUCCESS )

{

// 使能预取指

FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);

RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

// 配置 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 );

    // 选择系统时钟

RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

    while( RCC_GetSYSCLKSource() != 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 */

}

}

void HSI_SetSysClk( uint32_t RCC_PLLMul_x )

{

__IO uint32_t HSIStatus = 0;

// 把RCC 寄存器复位成复位值

RCC_DeInit();

// 使能 HSI 

RCC_HSICmd(ENABLE);

HSIStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSIRDY;

if( HSIStatus == RCC_CR_HSIRDY )

{

// 使能预取指

FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);

RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

// 配置 PLLCLK = HSE * RCC_PLLMul_x

    RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSI_Div2, RCC_PLLMul_x);

    // 使能PLL

RCC_PLLCmd(ENABLE);

// 等待PLL稳定

while( RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET );

    // 选择系统时钟

RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

    while( RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08 );

}

else

  {

/* 如果HSI 启动失败，用户可以在这里添加处理错误的代码 */

}

}

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);

}

HSE固件库配置.h

#ifndef __BSP_RCCCLKCONFIG_H

#define __BSP_RCCCLKCONFIG_H

#include "stm32f10x.h"

void HSE_SetSysClk( uint32_t RCC_PLLMul_x );

void MCO_GPIO_Config();

void HSI_SetSysClk( uint32_t RCC_PLLMul_x );

#endif /*__BSP_RCCCLKCONFIG_H */

main.c

#include "stm32f10x.h"   // 相当于51单片机中的  #include

#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 );

MCO_GPIO_Config();

RCC_MCOConfig(RCC_MCO_SYSCLK);

//RCC_MCOConfig(RCC_MCO_HSI);

LED_GPIO_Config();

while(1)

{

LED_G(OFF);

Delay(0xFFFFF);

LED_G(ON);

Delay(0xFFFFF);

}

}

五、收获

1.系统时钟的配置逻辑

配置外部高速时钟HSE

配置锁相环PLL时钟源

配置锁相环PLL倍频因子得PLL 时钟 PLLCLK

配置系统时钟 SYSCLK

配置AHB总线分频因子

配置APB1总线分频因子

配置APB2总线分频因子

2. CSS时钟安全系统的作用

当外部HSE时钟发生故障，HSE振荡器被自动关闭，时钟失效事件将被送到高级定时器(TIM1和TiM8)的刹车输入端，并产生时钟安全中断CSSI，允许软件完成营救操作。此CSSI中断连接到NMI中断（不可屏蔽中断）。

如果HSE时钟发生故障，可以选择HSI时钟，配置8M经过二分频变为4M。时钟安全系统最重要的作用是提醒用户时钟故障，因尽快保存数据。