STM32F10x芯片時(shí)鐘控制總結

1、介紹

STM32F10x芯片的時(shí)鐘控制主要包括以下幾個(gè)方面知識：時(shí)鐘源的選擇（HSE、HIS、PLL）、系統時(shí)鐘頻率的配置、總線(xiàn)（AHB、APB2、APB1）時(shí)鐘的配置、總線(xiàn)（AHB、APB2、APB1）設備時(shí)鐘的使能/除能、總線(xiàn)（AHB、APB2、APB1）設備的復位。

2、系統時(shí)鐘框圖

STM32F10x可以用三種不同的時(shí)鐘源來(lái)驅動(dòng)系統時(shí)鐘（SYSCLK）：HSI振蕩器時(shí)鐘；HSE外部時(shí)鐘和PLL時(shí)鐘。他們之間的關(guān)系如附件所示（時(shí)鐘樹(shù)）。

從時(shí)鐘樹(shù)中可以看出一下幾點(diǎn)：

l系統時(shí)鐘的來(lái)源可以是HSI振蕩器時(shí)鐘、PLL時(shí)鐘、或者HSE時(shí)鐘；且系統總線(xiàn)時(shí)鐘最大值為72MHz，AHB和APB2總線(xiàn)最大頻率也是72MHz，APB1總線(xiàn)最大允許頻率是36MHz；而Cortex-M3核的自由運行時(shí)鐘是FCLK（來(lái)源于A(yíng)HB總線(xiàn)）；

lstm32f10x芯片總共有四個(gè)時(shí)鐘源：HSE、LSE（外部時(shí)鐘信號）；HIS、LSI（內部時(shí)鐘信號），芯片內的其他所有時(shí)鐘都是通過(guò)如上四個(gè)時(shí)鐘源分頻得來(lái)；

lRTC的時(shí)鐘來(lái)源可以是HSE外部時(shí)鐘128分頻之后的時(shí)鐘、或者LSE外部時(shí)鐘（32.768kHz）或者內部LSI振蕩器時(shí)鐘；

lIWDG的時(shí)鐘來(lái)源必須是內部LSI振蕩器時(shí)鐘；

lMCO引腳的時(shí)鐘輸出源的來(lái)源有：PLL時(shí)鐘的2分頻、內部HIS時(shí)鐘、外部HSE時(shí)鐘以及系統時(shí)鐘。

lPLL時(shí)鐘的來(lái)源可以是HIS振蕩器時(shí)鐘或者HSE外部提供的時(shí)鐘；

lUSB外設是直接使用PLL輸出時(shí)鐘（如果使用USB外設，HSE和PLL時(shí)鐘都必須使能，且系統時(shí)鐘必須是48MHz或者72MHz）；AHB總線(xiàn)的時(shí)鐘輸入源的是系統時(shí)鐘；APB1和APB2的時(shí)鐘來(lái)源是AHB；

l始終安全系統（CSS）必須由HSE提供時(shí)鐘源；若CSS激活且HSE時(shí)鐘出現故障，則引發(fā)CSS中斷，同時(shí)產(chǎn)生NMI（NMI中斷是不可屏蔽的），NMI將被不斷執行，知道CSS中斷掛起位被清除；

l定時(shí)器時(shí)鐘要么等于總線(xiàn)時(shí)鐘，要么等于總線(xiàn)時(shí)鐘頻率的兩倍，這取決于總線(xiàn)分頻系數的值是否為1；

l當HIS被用于作為PLL時(shí)鐘輸入時(shí)，系統時(shí)鐘能得到的最大頻率是64MHz；

lCortex-M3內核的自由運行時(shí)間是FCLK。

3、時(shí)鐘寄存器描述

l時(shí)鐘控制寄存器:RCC_CR

l時(shí)鐘配置寄存器:RCC_CFGR

l時(shí)鐘中斷寄存器:RCC_CIR

lAPB2外設復位寄存器:RCC_APB2RSTR

lAPB1外設復位寄存器:RCC_APB1RSTR

lAHB外設時(shí)鐘使能寄存器:RCC_AHBENR

lAPB2外設時(shí)鐘使能寄存器:RCC_APB2ENR

lAPB1外設時(shí)鐘使能寄存器:RCC_APB1ENR

l備份域控制寄存器:RCC_BDCR

l控制/狀態(tài)寄存器:RCC_CSR

4、時(shí)鐘控制主要按照以下五步進(jìn)行控制

l系統復位后，HSI振蕩器被選為系統時(shí)鐘；

l調用RCC_DeInit()函數將外設RCC寄存器重置為缺省值；

l選擇系統時(shí)鐘：

?若選擇HSE做系統時(shí)鐘：先調用RCC_HSEConfig()使能HSE，然后調用RCC_WaitForHSEStartUp()函數等待HSE起震，最后調用RCC_GetFlagStatus()函數獲取HSE晶振狀態(tài)，查看HIE晶振是否就緒；；

?若選擇HSI做系統時(shí)鐘：首先調用RCC_AdjustHSICalibrationValue()函數調整內部高速晶振校準值（也可以不用，使用系統預留值），然后調用RCC_HSICmd()函數使能HSI，最后調用RCC_GetFlagStatus()函數獲取HSI晶振狀態(tài)，查看HIS晶振是否就緒；

?若要使用PLL做系統時(shí)鐘，如前面兩步將HSE和HIS設定好之后，調用RCC_PLLConig()選擇PLL時(shí)鐘源并設定倍頻系數，最后調用RCC_PLLCmd()使能PLL，最后調用RCC_GetFlagStatus()函數獲取PLL晶振狀態(tài)，查看PLL是否就緒；。

l最后，在以上時(shí)鐘配置就緒之后，調用RCC_SYSCLKConfig()函數選擇系統時(shí)鐘輸入源：HSE/HIS/PLL。

至此，系統時(shí)鐘設定完成，可以調用RCC_GetSYSCLKSource()函數來(lái)獲取當前系統時(shí)鐘是使用的哪個(gè)時(shí)鐘（檢測設置是否成功）：0x010:HIS；x040:HSE；x08:PLL。

l然后是總線(xiàn)時(shí)鐘設置：設置AHB總線(xiàn)時(shí)鐘：調用RCC_HCLKConfig()函數；設置APB1總線(xiàn)時(shí)鐘：調用RCC_PCLK1Config()函數；設置APB2總線(xiàn)時(shí)鐘：調用RCC_PCLK2Config()函數。其中AHB總線(xiàn)時(shí)鐘來(lái)源于SYSCLK總線(xiàn)時(shí)鐘，APB1和APB2總線(xiàn)時(shí)鐘來(lái)源于A(yíng)HB總線(xiàn)時(shí)鐘。注意：這三個(gè)時(shí)鐘的設置可以在系統時(shí)鐘、PLL、HSE、HIS啟動(dòng)之前設置，也可以在他們之后設置，但習慣在PLL配置之前。

l最后是根據應用需要配置各總線(xiàn)上的外圍設備，啟動(dòng)/停用外圍設備的函數有：RCC_AHBPeriphClockCmd();RCC_APB2PeriphClockCmd();RCC_APB1PeriphClockCmd();復位總線(xiàn)上的設備函數：RCC_APB2PeriphResetCmd();RCC_APB1PeriphResetCmd();具體可以查看RCC固件庫。

注意：使能外設時(shí)鐘的函數必須在調用外設初始化函數XXX_Init()函數之前，否則可能會(huì )導致對應外設初始化失敗，編譯器卻不會(huì )因此報錯。

5、時(shí)鐘控制例子

void SetSysClockToHSE(void)

{

ErrorStatus HSEStartUpStatus;

RCC_DeInit();

RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

if(SUCCESS == HSEStartUpStatus)

{

FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_0);

RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div1);

RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_HSE);

while(0x04 != RCC_GetSYSCLKSource())

{

}

}

else

{

}

}

void SetSysClockTo20(void)

{

ErrorStatus HSEStartUpStatus;

RCC_DeInit();

RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

if(SUCCESS == HSEStartUpStatus)

{

FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_0);

RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div1);

RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div2,RCC_PLLMul_5);

RCC_PLLCmd(ENABLE);

while(RESET == RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY))

{

}

RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

while(0x08 != RCC_GetSYSCLKSource())

{

}

}

else

{

}

}

void SetSysClockTo36(void)

{

ErrorStatus HSEStartUpStatus;

RCC_DeInit();

RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

if(SUCCESS == HSEStartUpStatus)

{

FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_1);

RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div1);

RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div2,RCC_PLLMul_9);

RCC_PLLCmd(ENABLE);

while(RESET == RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY))

{

}

RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

while(0x08 != RCC_GetSYSCLKSource())

{

}

}

else

{

}

}

void SetSysClockTo48(void)

{

ErrorStatus HSEStartUpStatus;

RCC_DeInit();

RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

if(SUCCESS == HSEStartUpStatus)

{

FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_1);

RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1,RCC_PLLMul_6);

RCC_PLLCmd(ENABLE);

while(RESET == RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY))

{

}

RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

while(0x08 != RCC_GetSYSCLKSource())

{

}

}

else

{

}

}

void SetSysClockTo72(void)

{

ErrorStatus HSEStartUpStatus;

RCC_DeInit();

RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

if(SUCCESS == HSEStartUpStatus)

{

FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);

RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1,RCC_PLLMul_9);

RCC_PLLCmd(ENABLE);

while(RESET == RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY))

{

}

RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

while(0x08 != RCC_GetSYSCLKSource())

{

}

}

else

{

}

}

6、系統時(shí)鐘安全系統CSS

在實(shí)際應用中，經(jīng)常出現由于晶體振蕩器在運行中失去作用，造成微處理器的時(shí)鐘源丟失，從而出現死機的現象，導致系統出錯。為避免發(fā)聲這種嚴重錯誤，STM32F10X系列芯片提供了一個(gè)時(shí)鐘安全系統CCS機制。如下圖：

時(shí)鐘安全系統被激活后，時(shí)鐘監控器將實(shí)時(shí)監控外部高速振蕩器；如果HSE時(shí)鐘發(fā)生故障，外部振蕩器自動(dòng)被關(guān)閉，產(chǎn)生時(shí)鐘安全中斷，此中斷被連接到Cortex-M3的NVIC中斷；與此同時(shí)CSS將內部RC振蕩器(HSI)切換為STM32的系統時(shí)鐘源。

注意：一旦CSS被激活，當HSE時(shí)鐘出現故障產(chǎn)生CSS中斷，同時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生NMI，NMI將不斷執行，直到CSS中斷掛起位被清除。因此在NMI的處理程序中，必須通過(guò)設置時(shí)鐘中斷寄存器RCC_CIR中的CSSC位（軟件置1清除）來(lái)清除CSS中斷。（其實(shí)RCC的其他各時(shí)鐘源的就緒中斷標志，也都需要通過(guò)軟件置1來(lái)清除，只是CSS是NMI中斷（不可屏蔽中斷），其他中斷需要設置相應位允許中斷，并要在NVIC中打開(kāi)RCC的中斷通道）

7、系統時(shí)鐘安全系統CSS應用

啟動(dòng)時(shí)鐘安全系統CCS：

RCC_ClockSecuritySystemCmd(ENABLE);

編寫(xiě)NMI中斷處理函數：

void NMI_Handler(void)

{

if(RESET != RCC_GetITStatus(RCC_IT_CSS))

{/* HSE、PLL已經(jīng)被禁止，但PLL設置未變*/

……/*客戶(hù)添加相應的系統保護代碼處理*/

/*下面添加HSE恢復后的預設代碼*/

RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

RCC_ITConfig(RCC_IT_HSERDY,ENABLE);

RCC_ITConfig(RCC_IT_PLLRDY,ENABLE);

RCC_ClearITPendingBit(RCC_IT_CSS);

/*至此一旦HSE時(shí)鐘恢復，將發(fā)生HSERDY中斷，在RCC中斷處理程序中，可以將系統時(shí)鐘設置到以前的狀態(tài)*/

}

}

編寫(xiě)RCC中斷處理函數：

void RCC_IRQHandler(void)

{

if(RESET != RCC_GetITStatus(RCC_IT_HSERDY))

{

/*添加相應處理*/

RCC_ClearITPendingBit(RCC_IT_HSERDY);

}

if(RESET != RCC_GetITStatus(RCC_IT_PLLRDY))

{

/*添加相應處理*/

RCC_ClearITPendingBit(RCC_IT_PLLRDY);

}

}

8、輸出芯片內部時(shí)鐘

STM32F10x芯片支持將內部時(shí)鐘通過(guò)PA.8輸出，但是必須注意GPIO輸出管腳最大響應頻率為50MHz，如果超過(guò)這個(gè)頻率，輸出的波形將會(huì )失真。應用實(shí)例如下：

首先配置端口PA.8

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

然后調用函數RCC_MCOConfig(RCC_MCO)選擇要輸出的內部時(shí)鐘：RCC_MCO可以是：

RCC_MCO_NoClock——無(wú)時(shí)鐘輸出

RCC_MCO_SYSCLK——輸出系統時(shí)鐘

RCC_MCO_HSI——輸出內部高速8MHz的RC振蕩器時(shí)鐘

RCC_MCO_HSE——輸出外部時(shí)鐘信號

RCC_MCO_PLLCLK_Div2——輸出PLL倍頻后的二分頻時(shí)鐘