STM32时钟详解

2015-10-09 来源：eefocus

在STM32 中，有五个时钟源，为HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。其实是四个时钟源，如下图所示（灰蓝色），PLL 是由锁相环电路倍频

得到PLL 时钟。

①、HSI 是高速内部时钟，RC 振荡器，频率为8MHz。

②、HSE 是高速外部时钟，可接石英/陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，频率范围为4MHz~16MHz。

③、LSI 是低速内部时钟，RC 振荡器，频率为40kHz。

④、LSE 是低速外部时钟，接频率为32.768kHz 的石英晶体。

⑤、PLL 为锁相环倍频输出，其时钟输入源可选择为HSI/2、HSE 或者HSE/2。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。RTC 的时钟源通过RTCSEL[1:0]来选择。

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 输出端获取，可以

选择为1.5 分频或者1 分频，也就是，当需要使用USB 模块时，PLL 必须使能，并且时钟频率配置为48MHz 或72MHz。

另外，STM32 还可以选择一个时钟信号输出到MCO 脚(PA8)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，它是供STM32 中绝大部分部件工作的时钟源。系统时钟可选择为PLL 输出、HSI 或者HSE。系统时钟最大频率

为72MHz，它通过AHB 分频器分频后送给各模块使用，AHB 分频器可选择1、2、4、8、16、64、128、256、512 分频。其中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。

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。该倍频器可选择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)，另一

路送给定时器(Timer)1 倍频器使用。该倍频器可选择1 或者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。

在以上的时钟输出中，有很多是带使能控制的，例如AHB 总线时钟、内核时钟、各种APB1 外设、APB2 外设等等。当需要使用某

模块时，记得一定要先使能对应的时钟。

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。

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 时钟信号，但它应该不是供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 模块工作的时钟应该是由APB1 提供的。

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

对于单片机系统来说，CPU 和总线以及外设的时钟设置是非常重要的，因为没有时钟就没有时序。

由于时钟是一个由内而外的东西，具体设置要从寄存器开始。

RCC 寄存器结构，RCC_TypeDeff，在文件“stm32f10x.h”中定义如下：（v3.4 库）

1059 行->1081 行。

1. typedef struct

2. {

3. __IO uint32_t CR;

4. __IO uint32_t CFGR;

5. __IO uint32_t CIR;

6. __IO uint32_t APB2RSTR;

7. __IO uint32_t APB1RSTR;

8. __IO uint32_t AHBENR;

9. __IO uint32_t APB2ENR;

10. __IO uint32_t APB1ENR;

11. __IO uint32_t BDCR;

12. __IO uint32_t CSR;

13.

14. #ifdef STM32F10X_CL

15. __IO uint32_t AHBRSTR;

16. __IO uint32_t CFGR2;

17. #endif

18.

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

20. uint32_t RESERVED0;

21. __IO uint32_t CFGR2;

22. #endif

23. } RCC_TypeDef;

一般板子上只有8Mhz 的晶振，而增强型最高工作频率为72Mhz，显然需要用PLL 倍频9 倍，这些设置都需要在初始化阶段完成。

使用HSE 时钟，程序设置时钟参数流程：

1、将RCC 寄存器重新设置为默认值 RCC_DeInit;

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

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

4、设置AHB 时钟 RCC_HCLKConfig;

5、设置高速AHB 时钟 RCC_PCLK2Config;

6、设置低速速AHB 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()

为了方便说明，借用一下例程的RCC 设置函数，并用中文注释的形式加以说明：

1. static void RCC_Config(void)

2. {

5. RCC_DeInit();

8. RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

10.

11. HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

12.

13. if (HSEStartUpStatus == SUCCESS)

14. {

15.

16. FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

17.

18.

19. FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);

20.

21.

22. RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

23.

24.

25. RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

26.

27.

28. RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

29.

30.

31. RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);

32.

33.

34. //这句很关键

35.

36. RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);

37.

38.

39. RCC_PLLCmd(ENABLE);

40.

41.

42.

43. while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)

44. {}

45.

46.

47. RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

48.

49.

50. while (RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)

51. {}

52. }

53.

54.

55. //使能外围接口总线时钟，注意各外设的隶属情况，不同芯片的分配不同，到时候查手册就

可以

56. RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_FSMC, ENABLE);

57.

58. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE |

59. RCC_APB2Periph_GPIOF | RCC_APB2Periph_GPIOG |

60. RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

61. }

由上述程序可以看出系统时钟的设定是比较复杂的，外设越多，需要考虑的因素就越多。同时这种设定也是有规律可循的，设定参数

也是有顺序规范的，这是应用中应当注意的，例如PLL 的设定需要在使能之前，一旦PLL 使能后参数不可更改。

经过此番设置后，由于我的电路板上是8Mhz 晶振，所以系统时钟为72Mhz，高速总线和低速总线2 都为72Mhz，低速总线1 为36Mhz，

ADC 时钟为12Mhz，USB 时钟经过1.5 分频设置就可以实现48Mhz 的数据传输。

一般性的时钟设置需要先考虑系统时钟的来源，是内部RC 还是外部晶振还是外部的振荡器，是否需要PLL。然后考虑内部总线和外部

总线，最后考虑外设的时钟信号。遵从先倍频作为CPU 时钟，然后在由内向外分频，下级迁就上级的原则有点儿类似PCB 制图的规范

化要求，在这里也一样

注：

在 STM32 中，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 。

连接在APB2(高速外设)上的设备有：GPIO_A-E、USART1、ADC1、ADC2、ADC3、TIM1、TIM8、SPI1、ALL。

程序举例：

APB1(低速外设)

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN, ENABLE);

APB2（高速外设）

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);

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STM32 时钟

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