超低功耗研发-STM32L151C8T6芯片时钟系统概述

Posted 2022-09-13 wt88

前言：

    由于之前对STM32Fxx系列相对熟悉，所以涉及到超低功耗设备时，自然就选用STM32家族的STM32Lxx系列产品。

STM32L151C8T6 功能特点：

（1）Flash：64k

（2）RAM：10k

（3）EEPROM：4k

（4）USART：3

（5）SPI：2。

了解一个CPU，时钟也是非常重要的，如下图所示：

    

    从图中可知：共有5 种时钟源，分别为

     HSE：外部8M晶振）、

     HSI： 内部高速晶振16MHz

     LSI：内部低速晶振37khz

     LSE: 外部低速晶振 32.768khz

     MSI: 内部多速度段晶振，65.536khz、131.072khz、262.144khz、524.288khz、1.048MHz、2.097MHz、4.194MHz，默认                 2.097MHz

一、MSI 介绍    

    MSI的使用机会比较多，分别为：reset后、stop模式下的wake-up、 待机模式。

    MSI RC振荡器，具有超低功耗的优势（没有外部器件），用于低功耗模式时钟源，它被用于在超低功耗模式下的唤醒时钟。

    如果HSE时钟源有故障，MSI也是作为备用时钟源。

二、HSE 介绍

    HSE 就是外部时钟源，一般使用8M或12M，这个也是CPU在进入应用程序后，主要使用的时钟，CPU上电后，运行的第一个函数SystemInit就是针对HSE的配置，当然，如果HSE有故障，会切换使用MSI。HSE可以通过HSEON寄存器配置，实现使用/禁止功能。

三、HSI时钟

    HSI是CPU的一个内部16MHz RC振荡器，是可以直接用于系统 时钟或PLL输入的，HSI的 优点是功耗低，因为不需要外围器件，而且启动时间比HSE快， 缺点是HSI的精度没有HSE的精度高，精度低就意味着涉及到精确延时时，不好 控制，比如18B20等传感器的时序经常都需要微秒级的计时。

四、PLL锁相环

    这个锁相环的作用就是对时钟源频率 进行升频和分频，通过组合实现想要的时钟频率。内核工作电压不同，最大升频值也不同，最大可以到96MHz，但是CPU的最大频率只有32MHz。

五、LSE 时钟

    外部低速时钟源，就是常见的32.768khz时钟，优点是，低功耗，高精度，所以一般用于RTC，LSE的启动和停止开关，通过LSEON位（RCC_CSR寄存器中）

六、LSI时钟

    内部低速时钟，是一种低功耗时钟源，在stop模式、待机模式、独立看门狗下，使用该 时钟源，该时钟频率在37khz左右。

 

系统时钟SYSCLK源的选择有4种，分别为：

① HSI

② HSE （说明可以直接使用外部8M晶振，不经过PLL） 

③ PLL  

④ MSI（复位后的默认时钟源）

时钟源切换   

    一旦一个时钟源启用后，是不能直接stop它的。不过从一个时钟源 是可以切换到另一个时钟源的（这里应该就应用在低功耗模式与正常模式之间切换）。不过切换需要先让要换的时钟ready， 所以要通过对应的寄存器查询时钟是否ready，然后再进行切换。

   时钟频率的改变，是要遵循规定的，如果改变频率超过4倍，则需要分次改变，而且 之间的时间间隔要大于5us，比如：

    我们想将系统时钟从4.2MHz提升到32MHz，那么我们就要先将4.2MHz升频道16MHz，然后等待5us，再从16MHz升到32MHz。

系统时钟频率上限与内核工作电压范围对比 

 

低功耗模式下，对应的时钟源