stm32时钟树

继续学习中，先把开发板自带一个例子做了些精简，以免看得吓人。。。。

 

就是这个，让PORTD上接的4个LED分别点亮。

开始研究代码

int main(void)
{  
 Init_All_Periph();

......

看到这一行，开始跟踪，于是又看到了下面的内容

void Init_All_Periph(void)
{
 RCC_Configuration(); 

......

继续跟踪

void RCC_Configuration(void)
{
 SystemInit(); 

......

这行代码在system_stm32f10x.c中找到了。

void SystemInit (void)
{
  /* Reset the RCC clock configuration to the default reset state(for debug purpose) */
  /* Set HSION bit */
  RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;

  /* Reset SW, HPRE, PPRE1, PPRE2, ADCPRE and MCO bits */
#ifndef STM32F10X_CL
  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF8FF0000;
#else
  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF0FF0000;
#endif /* STM32F10X_CL */   
  
  /* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;

  /* Reset HSEBYP bit */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;

  /* Reset PLLSRC, PLLXTPRE, PLLMUL and USBPRE/OTGFSPRE bits */
  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xFF80FFFF;

#ifndef STM32F10X_CL
  /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
  RCC->CIR = 0x009F0000;
#else
  /* Reset PLL2ON and PLL3ON bits */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xEBFFFFFF;

  /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
  RCC->CIR = 0x00FF0000;

  /* Reset CFGR2 register */
  RCC->CFGR2 = 0x00000000;
#endif /* STM32F10X_CL */
    
  /* Configure the System clock frequency, HCLK, PCLK2 and PCLK1 prescalers */
  /* Configure the Flash Latency cycles and enable prefetch buffer */
  SetSysClock();

}

这一长串的又是什么，如何来用呢？看来，偷懒是不成的了，只能回过头去研究STM32的时钟构成了。

相当的复杂。

系统的时钟可以有3个来源：内部时钟HSI，外部时钟HSE，或者PLL（锁相环模块）的输出。它们由RCC_CFGR寄存器中的SW来选择。

SW（1：0）：系统时钟切换 
由软件置’1’或清’0’来选择系统时钟源。  在从停止或待机模式中返回时或直接或间接作为系统时钟的HSE出现故障时，由硬件强制选择HSI作为系统时钟（如果时钟安全系统已经启动） 
00：HSI作为系统时钟； 
01：HSE作为系统时钟； 
10：PLL输出作为系统时钟； 
11：不可用。

////////////////////////////////////////////////////////////////////

PLL的输出直接送到USB模块，经过适当的分频后得到48M的频率供USB模块使用。

系统时钟的一路被直接送到I2S模块；另一路经过AHB分频后送出，送往各个系统，其中直接送往SDI，FMSC，AHB总线；8分频后作为系统定时器时钟；经过APB1分频分别控制PLK1、定时器TIM2~TIM7；经过APB2分频分别控制PLK2、定时器TIM1~TIM8、再经分频控制ADC；

由此可知，STM32F10x芯片的时钟比之于51、AVR、PIC等8位机要复杂复多，因此，我们立足于对着芯片手册来解读程序，力求知道这些程序代码如何使用，为何这么样使用，如果自己要改，可以修改哪些部分，以便自己使用时可以得心应手。

单步执行，看一看哪些代码被执行了。

 /* Reset the RCC clock configuration to the default reset state(for debug purpose) */

  /* Set HSION bit */

 RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;

 

这是RCC_CR寄存器，由图可见，HSION是其bit 0位。

HSION：内部高速时钟使能 

由软件置’1’或清零。 

当从待机和停止模式返回或用作系统时钟的外部4-25MHz时钟发生故障时，该位由硬件置’1’来启动内部8MHz的RC振荡器。当内部8MHz时钟被直接或间接地用作或被选择将要作为系统时钟时，该位不能被清零。 

0：内部8MHz时钟关闭； 

1：内部8MHz时钟开启。

///////////////////////////////////////////////////////////////////////

  /* Reset SW, HPRE, PPRE1, PPRE2, ADCPRE and MCO bits */

#ifndef STM32F10X_CL

  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF8FF0000;

这是RCC_CFGR寄存器

该行程序清零了MC0[2:0]这三位，和ADCPRE[1:0],ppre2[2:0]，PPRE1［2:0］，HPRE［3：0］,SWS［1：0］和SW［1：0］这16位。

/*

MCO： 微控制器时钟输出，由软件置’1’或清零。 

0xx：没有时钟输出； 

100：系统时钟(SYSCLK)输出； 

101：内部8MHz的RC振荡器时钟输出； 

110：外部4-25MHz振荡器时钟输出； 

111：PLL时钟2分频后输出。

*/

/* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */

  RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;

清零了PLLON,HSEBYP,HSERDY这3位。

 /* Reset HSEBYP bit */

  RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;

清零了HSEBYP位 ///？？？为什么不一次写？？

HSEBYP：外部高速时钟旁路，在调试模式下由软件置’1’或清零来旁路外部晶体振荡器。只有在外部4-25MHz振荡器关闭的情况下，才能写入该位。 

0：外部4-25MHz振荡器没有旁路； 

1：外部4-25MHz外部晶体振荡器被旁路。 

所以要先清HSEON位，再清该位。

 

/* Reset PLLSRC, PLLXTPRE, PLLMUL and USBPRE/OTGFSPRE bits */

  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xFF80FFFF;

清零了：USBPRE，PLLMUL，PLLXTPR，PLLSRC共7位

 /* Disable all interrupts and clear pending bits  */

  RCC->CIR = 0x009F0000;

////这个暂不解读

SetSysClock();

跟踪进入该函数，可见一连串的条件编译：

单步运行，执行的是：

#elif defined SYSCLK_FREQ_72MHz

  SetSysClockTo72();

为何执行该行呢，找到SYSCLK_PREQ_**的相关定义，如下图所示。

这样就得到了我们所要的一个结论:如果要更改系统工作频率，只需要在这里更改就可以了。

    可以继续跟踪进入这个函数来观察如何将工作频率设定为72MHz的。

static void SetSysClockTo72(void)

{

  __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;

  

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

  /* Enable HSE */    

  RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);

 //开启HSE

  /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */

  do

  {

    HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;

    StartUpCounter++;  

  } while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSEStartUp_TimeOut));

//等待HSE确实可用，这有个标志，即RCC_CR寄存器中的HSERDY位（bit 17），这个等待不会无限长，有个超时策略，即每循环一次计数器加1，如果计数的次数超过HSEStartUp_TimeOut，就退出循环，而这个HSEStartUp_TimeOut在stm32f10x.h中定义，

#define HSEStartUp_TimeOut   ((uint16_t)0x0500) /*!< Time out for HSE start up */

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

  if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)

  {

    HSEStatus = (uint32_t)0x01;

  }

  else

  {

    HSEStatus = (uint32_t)0x00;

  }  

///再次判断HSERDY标志位，并据此给HSEStatus变量赋值。

  if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)

  {

    /* Enable Prefetch Buffer */

    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 */

    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;

   //找到定义： #define  RCC_CFGR_HPRE_DIV1                  ((uint32_t)0x00000000)        /*!< SYSCLK not divided */  

 

    /* PCLK2 = HCLK */

    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;

  //找到定义：#define  RCC_CFGR_PPRE2_DIV1                 ((uint32_t)0x00000000)        /*!< HCLK not divided */

  

    /* PCLK1 = HCLK/2 */

    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;

//找到定义：#define  RCC_CFGR_PPRE1_DIV2                 ((uint32_t)0x00000400)        /*!< HCLK divided by 2 */

 

#ifdef STM32F10X_CL

    ……

  #else    

    /*  PLL configuration: 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);

#endif /* STM32F10X_CL */

//以上是设定PLL的倍频系数为9，也就是说，这个72M是在外部晶振为8M时得到的。

    /* Enable PLL */

    RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;

 

    /* Wait till PLL is ready */

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

    {

    }

        /* Select PLL as system clock source */

    RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));

    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;    

    /* Wait till PLL is used as system clock source */

    while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08)

    {

    }

  }

  else

  { /* If HSE fails to start-up, the application will have wrong clock 

         configuration. User can add here some code to deal with this error */    

    /* Go to infinite loop */

    while (1)

    {

    }

  }

}

至此，我们可以归纳几条：

（1）       时钟源有3个

（2）       开机时默认是HSI起作用，可以配置为所要求的任意一个时钟

（3）       配置时必须按一定的顺序来打开或都关闭一些位，并且各时钟起作用有一定的时间，因此要利用芯片内部的标志位来判断是否可以执行下一步。

（4）       如果外部时钟、PLL输出失效，系统可以自动回复到HSI（开启时钟安全系统）

（5）       HSI的频率准确度可以达到+/- 1%，如果有必要时，还可以用程序来调整这个频率，可调的范围大致在200KHz左右。

最后让我们来感受一下劳动的果实吧--试着改改频率看有何反应。

为查看更改后的效果，先记录更改前的数据。将调试切换到仿真，在第一条：

Delay(0xAFFFF);

指令执行前后，分别记录下Status和Sec

Status:2507      3606995

Sec:0.00022749   0.05028982

将振荡频率更改为36MHz，即

...

 #define SYSCLK_FREQ_36MHz  36000000   //去掉该行的注释
/* #define SYSCLK_FREQ_48MHz  48000000 */
/* #define SYSCLK_FREQ_56MHz  56000000 */
/*#define SYSCLK_FREQ_72MHz  72000000*/  //将该行加上注释

再次运行，结果如下：

Status:2506      3606994

Sec:0.00008478   0.10036276

    基本上是延时时间长了一倍。改成硬件仿真，将代码写入板子，可以看到LED闪烁的频率明显变慢了。