STM32F10x芯片時(shí)鐘控制總結(jié)

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(shí)：時(shí)鐘源的選擇（HSE、HIS、PLL）、系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的配置、總線（AHB、APB2、APB1）時(shí)鐘的配置、總線（AHB、APB2、APB1）設(shè)備時(shí)鐘的使能/除能、總線（AHB、APB2、APB1）設(shè)備的復(fù)位。

2、系統(tǒng)時(shí)鐘框圖

STM32F10x可以用三種不同的時(shí)鐘源來驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)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）。

從時(shí)鐘樹中可以看出一下幾點(diǎn)：

l系統(tǒng)時(shí)鐘的來源可以是HSI振蕩器時(shí)鐘、PLL時(shí)鐘、或者HSE時(shí)鐘；且系統(tǒng)總線時(shí)鐘最大值為72MHz，AHB和APB2總線最大頻率也是72MHz，APB1總線最大允許頻率是36MHz；而Cortex-M3核的自由運(yùn)行時(shí)鐘是FCLK（來源于AHB總線）；

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

lRTC的時(shí)鐘來源可以是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(nèi)部LSI振蕩器時(shí)鐘；

lIWDG的時(shí)鐘來源必須是內(nèi)部LSI振蕩器時(shí)鐘；

lMCO引腳的時(shí)鐘輸出源的來源有：PLL時(shí)鐘的2分頻、內(nèi)部HIS時(shí)鐘、外部HSE時(shí)鐘以及系統(tǒng)時(shí)鐘。

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

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

l始終安全系統(tǒng)（CSS）必須由HSE提供時(shí)鐘源；若CSS激活且HSE時(shí)鐘出現(xiàn)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(zhí)行，知道CSS中斷掛起位被清除；

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

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

lCortex-M3內(nèi)核的自由運(yùn)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(shè)復(fù)位寄存器:RCC_APB2RSTR

lAPB1外設(shè)復(fù)位寄存器:RCC_APB1RSTR

lAHB外設(shè)時(shí)鐘使能寄存器:RCC_AHBENR

lAPB2外設(shè)時(shí)鐘使能寄存器:RCC_APB2ENR

lAPB1外設(shè)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(tǒng)復(fù)位后，HSI振蕩器被選為系統(tǒng)時(shí)鐘；

l調(diào)用RCC_DeInit()函數(shù)將外設(shè)RCC寄存器重置為缺省值；

l選擇系統(tǒng)時(shí)鐘：

?若選擇HSE做系統(tǒng)時(shí)鐘：先調(diào)用RCC_HSEConfig()使能HSE，然后調(diào)用RCC_WaitForHSEStartUp()函數(shù)等待HSE起震，最后調(diào)用RCC_GetFlagStatus()函數(shù)獲取HSE晶振狀態(tài)，查看HIE晶振是否就緒；；

?若選擇HSI做系統(tǒng)時(shí)鐘：首先調(diào)用RCC_AdjustHSICalibrationValue()函數(shù)調(diào)整內(nèi)部高速晶振校準(zhǔn)值（也可以不用，使用系統(tǒng)預(yù)留值），然后調(diào)用RCC_HSICmd()函數(shù)使能HSI，最后調(diào)用RCC_GetFlagStatus()函數(shù)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(tǒng)時(shí)鐘，如前面兩步將HSE和HIS設(shè)定好之后，調(diào)用RCC_PLLConig()選擇PLL時(shí)鐘源并設(shè)定倍頻系數(shù)，最后調(diào)用RCC_PLLCmd()使能PLL，最后調(diào)用RCC_GetFlagStatus()函數(shù)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(diào)用RCC_SYSCLKConfig()函數(shù)選擇系統(tǒng)時(shí)鐘輸入源：HSE/HIS/PLL。

至此，系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)定完成，可以調(diào)用RCC_GetSYSCLKSource()函數(shù)來獲取當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)鐘是使用的哪個(gè)時(shí)鐘（檢測(cè)設(shè)置是否成功）：0x010:HIS；x040:HSE；x08:PLL。

l然后是總線時(shí)鐘設(shè)置：設(shè)置AHB總線時(shí)鐘：調(diào)用RCC_HCLKConfig()函數(shù)；設(shè)置APB1總線時(shí)鐘：調(diào)用RCC_PCLK1Config()函數(shù)；設(shè)置APB2總線時(shí)鐘：調(diào)用RCC_PCLK2Config()函數(shù)。其中AHB總線時(shí)鐘來源于SYSCLK總線時(shí)鐘，APB1和APB2總線時(shí)鐘來源于AHB總線時(shí)鐘。注意：這三個(gè)時(shí)鐘的設(shè)置可以在系統(tǒng)時(shí)鐘、PLL、HSE、HIS啟動(dòng)之前設(shè)置，也可以在他們之后設(shè)置，但習(xí)慣在PLL配置之前。

l最后是根據(jù)應(yīng)用需要配置各總線上的外圍設(shè)備，啟動(dòng)/停用外圍設(shè)備的函數(shù)有：RCC_AHBPeriphClockCmd();RCC_APB2PeriphClockCmd();RCC_APB1PeriphClockCmd();復(fù)位總線上的設(shè)備函數(shù)：RCC_APB2PeriphResetCmd();RCC_APB1PeriphResetCmd();具體可以查看RCC固件庫(kù)。

注意：使能外設(shè)時(shí)鐘的函數(shù)必須在調(diào)用外設(shè)初始化函數(shù)XXX_Init()函數(shù)之前，否則可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)應(yīng)外設(shè)初始化失敗，編譯器卻不會(huì)因此報(bào)錯(cuò)。

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(tǒng)時(shí)鐘安全系統(tǒng)CSS

在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常出現(xiàn)由于晶體振蕩器在運(yùn)行中失去作用，造成微處理器的時(shí)鐘源丟失，從而出現(xiàn)死機(jī)的現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)出錯(cuò)。為避免發(fā)聲這種嚴(yán)重錯(cuò)誤，STM32F10X系列芯片提供了一個(gè)時(shí)鐘安全系統(tǒng)CCS機(jī)制。如下圖：

時(shí)鐘安全系統(tǒng)被激活后，時(shí)鐘監(jiān)控器將實(shí)時(shí)監(jiān)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(nèi)部RC振蕩器(HSI)切換為STM32的系統(tǒng)時(shí)鐘源。

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

7、系統(tǒng)時(shí)鐘安全系統(tǒng)CSS應(yīng)用

啟動(dòng)時(shí)鐘安全系統(tǒng)CCS：

RCC_ClockSecuritySystemCmd(ENABLE);

編寫NMI中斷處理函數(shù)：

void NMI_Handler(void)

{

if(RESET != RCC_GetITStatus(RCC_IT_CSS))

{/* HSE、PLL已經(jīng)被禁止，但PLL設(shè)置未變*/

……/*客戶添加相應(yīng)的系統(tǒng)保護(hù)代碼處理*/

/*下面添加HSE恢復(fù)后的預(yù)設(shè)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(fù)，將發(fā)生HSERDY中斷，在RCC中斷處理程序中，可以將系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置到以前的狀態(tài)*/

}

}

編寫RCC中斷處理函數(shù)：

void RCC_IRQHandler(void)

{

if(RESET != RCC_GetITStatus(RCC_IT_HSERDY))

{

/*添加相應(yīng)處理*/

RCC_ClearITPendingBit(RCC_IT_HSERDY);

}

if(RESET != RCC_GetITStatus(RCC_IT_PLLRDY))

{

/*添加相應(yīng)處理*/

RCC_ClearITPendingBit(RCC_IT_PLLRDY);

}

}

8、輸出芯片內(nèi)部時(shí)鐘

STM32F10x芯片支持將內(nèi)部時(shí)鐘通過PA.8輸出，但是必須注意GPIO輸出管腳最大響應(yīng)頻率為50MHz，如果超過這個(gè)頻率，輸出的波形將會(huì)失真。應(yīng)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(diào)用函數(shù)RCC_MCOConfig(RCC_MCO)選擇要輸出的內(nèi)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(tǒng)時(shí)鐘

RCC_MCO_HSI——輸出內(nèi)部高速8MHz的RC振蕩器時(shí)鐘

RCC_MCO_HSE——輸出外部時(shí)鐘信號(hào)

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