STM32F4_RCC系统时钟配置及描述

Posted 2020-07-28 strongerHuang

Ⅰ、概述

对于系统时钟应该都知道它的作用，就是驱动整个芯片工作的心脏，如果没有了它，就等于人没有了心跳。

对于使用开发板学习的朋友来说，RCC系统时钟这一块知识估计没怎么去配置过，原因在于开发板提供的晶振基本上都是官方标准的时钟频率，使用官方的标准库，这样系统时钟就是默认的配置，也就是默认的频率。但对于自己设计开发板，或者想要改变系统时钟频率（如：降低功耗就需要降频）的朋友来说，配置系统时钟就有必要了。

关于时钟这一块对定时器（TIM、RTC、WDG等）相关的外设也比较重要，因为要求精准，就需要时钟频率精准。

该文将描述关于系统时钟配置及注意的相关事项，更多详情内容，请往下看。

 

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Ⅱ、关于时钟

1.时钟分类

STM32芯片（所有型号）的时钟包含4类：

HSE(High Speed External)高速外部时钟

HSI(High Speed Internal)高速内部时钟

LSE(Low  Speed External)低速外部时钟

LSI(Low  Speed Internal)低速内部时钟

 

2.时钟源

STM32芯片（所有型号）驱动系统时钟的时钟源：

HSI 内部高速时钟

HSE 外部高速时钟

PLLCLK倍频时钟

 

STM32具有以下两个次级时钟源：

32 kHz 低速内部 RC (LSI RC)，该 RC 用于驱动独立看门狗，也可选择提供给 RTC 用于停机/待机模式下的自动唤醒。

32.768 kHz 低速外部晶振（ LSE 晶振），用于驱动 RTC 时钟 (RTCCLK)。对于每个时钟源来说，在未使用时都可单独打开或者关闭，以降低功耗。

 

3.时钟树（框图）

关于STM32的时钟树针对不同系列芯片可能存在差异。F0、F1和F3系列芯片（主流芯片，频率相对较低）有很多相似的地方，F2和F4（高性能芯片）系列芯片有很多相似的地方。但是，F3芯片和F4芯片的时钟树之间却存在很大差异，具体请看参考手册RCC相关章节。

STM32时钟控制器为应用带来了高度的灵活性，用户在运行内核和外设时可选择使用外部晶振或者使用振荡器，既可采用最高的频率，也可为以太网、 USB OTG FS 以及 HS、 I2S 和 SDIO等需要特定时钟的外设保证合适的频率。

以F417芯片为例：可通过多个预分频器配置 AHB 频率、高速 APB (APB2) 和低速 APB (APB1)。 AHB 域的最大频率为 168 MHz。高速 APB2 域的最大允许频率为 84 MHz。低速 APB1 域的最大允许频率为 42 MHz。实际上输出的最大时钟可以适当提高一点，但为了保证在多种环境下，最好还是不要超过标准的最大值。

 

STM32F4xx 器件具有两个 PLL：

主 PLL (PLL) 由 HSE 或 HSI 振荡器提供时钟信号，并具有两个不同的输出时钟：

第一个输出用于生成高速系统时钟（最高达 168 MHz）

第二个输出用于生成 USB OTG FS 的时钟 (48 MHz)、随机数发生器的时钟

 

专用 PLL (PLLI2S) 用于生成精确时钟，从而在 I2S 接口实现高品质音频性能。

由于在 PLL 使能后主 PLL 配置参数便不可更改，所以建议先对 PLL 进行配置，然后再使能（选择 HSI 或 HSE 振荡器作为 PLL 时钟源，并配置分频系数 M、 N、 P 和 Q）。

PLLI2S 使用与 PLL 相同的输入时钟（ PLLM[5:0] 和 PLLSRC 位为两个 PLL 所共用）。但是， PLLI2S 具有专门的使能/禁止和分频系数（ N 和 R）配置位。在 PLLI2S 使能后，配置参数便不能更改。

 

Ⅲ、代码分析

以STM32F4x5、x7系列芯片为例来分析一下系统时钟的配置。

参考软件工程：

https://yunpan.cn/cRepWDShSK4yc  访问密码 65b1

 

1.倍频参数

结合上面时钟树和源代码可以看得出来，系统时钟PLLCLK的计算主要是配置PLL_M、PLL_N、PLL_P这三个参数，最后168M是通过分频、倍频得出来的。

 

2.验证时钟频率

对于STM32芯片来说，验证系统时钟最终运行多大的速度，最准确的验证方法的用示波器测试它的系统时钟。

这里描述一下怎样用示波器来测试系统时钟。其实很简单，就是在软件代码里面配置时钟输出（这里可以输出多种类型的时钟HSE、HSI、PLLCLK等），根据代码配置不同，相应输出的时钟就不同。请看源代码：

我提供的代码里面就有这一选项，将定义配置为1，就打开了这个功能。时钟输出的参数有两个，时钟源，分频值。注意：这里的最大输出时钟是100M，所以PLLCLK时钟分频之后才能输出，不然你用示波器检测不到波形（我测试过了）。

最后输出的波形如图：

 

Ⅳ、说明

关于STM32的开发，软件兼容性是很好的，不要觉得你的芯片和我总结的实例有差异就不看了，其实是错误的认识，特别是同一个系列的芯片基本上程序都兼容，也就是可以互相使用。

以上总结仅供参考，若有不对之处，敬请谅解。

 

Ⅴ、最后

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