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目錄

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stm32時鐘系統

時鐘源

（1） 2 個外部時鐘源：

（2）2 個內部時鐘源：

鎖相環 PLL

????????PLLXTPRE： HSE 分頻器作為 PLL 輸入 (HSE divider for PLL entry)

????????PLLSRC： PLL 輸入時鐘源 (PLL entry clock source)

????????PLLMUL： PLL 倍頻系數 (PLL multiplication factor)

系統時鐘 SYSCLK

????????APB1 總線時鐘

????????APB2 總線時鐘

時鐘信號輸出 MCO

RCC相關配置寄存器

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stm32時鐘系統

????????圖中A表示其他電路需要的輸入源時鐘信號；B為一個特殊的振蕩電路“PLL”,由幾個部分構成；C為重點要關注的MCU內的注釋中“SYSCLK”; AHB預分配器將SYSCLK分頻或不分頻后分發給其他外設進行處理，包括到F部分的Cortex-M內核系統時鐘。D和E部分分別為定時器等外設的時鐘源APB/APB2。G是STM32的時鐘輸出功能。

時鐘源

? ? ? ? 對于STM32F1，輸入時鐘源主要包括HSI，HSE，LSI，LSE。其中，從時鐘頻率來可以分為高速時鐘源和低速時鐘源，其中HSI、HSE高速時鐘，LSI、LSE是低速時鐘。從來源可分為外部時鐘源和內部時鐘源，外部時鐘源就是從外部通過接晶振的方式獲取時鐘源，其中 HSE 和 LSE 是外部時鐘源；其他是內部時鐘源，芯片上電即可產生，不需要借助外部電路。

（1） 2 個外部時鐘源：

• ? ? ? ? 高速外部震蕩器HSE(High Speed External Clock signal)

????????外接石英/陶瓷諧振器，頻率為 4MHz~16MHz。本開發板使用的是 8MHz。

• ????????低速外部振蕩器 LSE (Low Speed External Clock signal)

????????外接 32.768kHz 石英晶體，主要作用于 RTC 的時鐘源。

（2）2 個內部時鐘源：

• ????????高速內部振蕩器 HSI(High Speed Internal Clock signal)

????????由內部 RC 振蕩器產生，頻率為 8MHz。

• ????????低速內部振蕩器 LSI(Low Speed Internal Clock signal)

????????由內部 RC 振蕩器產生，頻率為 40kHz，可作為獨立看門狗的時鐘源

????????芯片上電時默認由內部的 HSI 時鐘啟動，如果用戶進行了硬件和軟件的配置，芯片才會根據用戶配置調試嘗試切換到對應的外部時鐘源，所以同時了解這幾個時鐘源信號還是很有必要的。

鎖相環 PLL

????????鎖相環是自動控制系統中常用的一個反饋電路， 在 STM32 主控中，鎖相環的作用主要有兩個部分：輸入時鐘凈化和倍頻。 前者是利用鎖相環電路的反饋機制實現，后者我們用于使芯片在更高且頻率穩定的時鐘下工作。

????????在 STM32 中， 鎖相環的輸出也可以作為芯片系統的時鐘源。 根據圖 1 的時鐘結構，使用鎖相環時只需要進行三個部分的配置。為了方便查看，截取了使用 PLL 作為系統時鐘源的配置部分，如圖 2?所示。

????????圖 2 借用了在 CubeMX 下用鎖相環配置 72MHz 時鐘的一個示例：

• ????????PLLXTPRE： HSE 分頻器作為 PLL 輸入 (HSE divider for PLL entry)

????????即圖2在標注為①的地方， 它專門用于 HSE， ST 設計它有兩種方式，并把它的控制功能放在 RCC_CFGR 寄存器中， 我們引用如圖3。
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?????????從 F103 參考手冊可知它的值有兩個：一是 2 分頻， 另一種是 1 分頻（不分頻）。經過 HSE 分頻器處理后的輸出振蕩時鐘信號比直接輸入的時鐘信號更穩定。

• ????????PLLSRC： PLL 輸入時鐘源 (PLL entry clock source)

????????圖2中②表示的是 PLL 時鐘源的選擇器， 同樣的，參考 F103 參考手冊：

?????????它有兩種可選擇的輸入源：設計為 HSI 的二分頻時鐘， 另一個是 A 處的 PLLXTPRE 處理后的 HSE 信號。

• ????????PLLMUL： PLL 倍頻系數 (PLL multiplication factor)

????????圖2中③所表示的配置鎖相環倍頻系數，同樣地可以查到在 STM32F1 系列中， ST 設置它的有效倍頻范圍為 2~16 倍。

????????結合圖 2，要實現 72MHz 的主頻率，我們通過選擇 HSE 不分頻作為 PLL 輸入的時鐘信號， 即輸入 8Mhz，通過標號③選擇倍頻因子,可選擇 2-16 倍頻，我們選擇 9 倍頻，這樣可以得到時鐘信號為 8*9=72MHz。??????

系統時鐘 SYSCLK

?????????STM32 的系統時鐘 SYSCLK 為整個芯片提供了時序信號。我們已經大致知道 STM32 主控是時序電路鏈接起來的。對于相同的穩定運行的電路，時鐘頻率越高，指令的執行速度越快，單位時間能處理的功能越多。 STM32 的系統時鐘是可配置的，在 STM32F1 系列中，它可以為HSI、 PLLCLK、 HSE 中的一個，通過 CFGR 的位 SW[1:0]設置。

????????講解 PLL 作為系統時鐘時，根據我們開發板的資源，可以把主頻通過 PLL 設置為 72MHz。仍使用 PLL 作為系統時鐘源，如果使用 HSI/2，那么可以得到最高主頻 8MHz/2*16=64MHz。

????????從上面的圖 2 時鐘樹圖可知， AHB、 APB1、 APB2、內核時鐘等時鐘通過系統時鐘分頻得到。根據得到的這個系統時鐘，下面我們結合外設來看一看各個外設時鐘源
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?????????看圖5 STM32F103 系統時鐘， 標號 C 為系統時鐘輸入選擇，可選時鐘信號有外部高速時鐘 HSE(8M)、內部高速時鐘 HSI(8M)和經過倍頻的 PLL CLK(72M)，選擇 PLL CLK 作為系統時鐘，此時系統時鐘的頻率為 72MHz。系統時鐘來到標號 D 的 AHB 預分頻器，其中可選擇的分頻系數為 1， 2， 4， 8， 16， 32， 64， 128， 256，我們選擇不分頻，所以 AHB 總線時鐘達到最大的 72MHz。

????????下面介紹一下由 AHB 總線時鐘得到的時鐘：

????????APB1 總線時鐘

????????由 HCLK 經過標號 E 的低速 APB1 預分頻器得到，分頻因子可以選擇 1， 2， 4， 8， 16，這里我們選擇的是 2 分頻，所以 APB1 總線時鐘為 36M。由于 APB1 是低速總線時鐘，所以 APB1 總線最高頻率為 36MHz，片上低速的外設就掛載在該總線上，例如有看門狗定時器、定時器 2/3/4/5/6/7、 RTC 時鐘、 USART2/3/4/5、 SPI2(I2S2)與 SPI3(I2S3)、 I2C1 與 I2C2、CAN、 USB 設備和 2 個 DAC。

????????APB2 總線時鐘

????????由 HCLK 經過標號 F 的高速 APB2 預分頻器得到，分頻因子可以選擇 1， 2， 4， 8， 16，這里我們選擇的是 1 即不分頻，所以 APB2 總線時鐘頻率為 72M。與 APB2 高速總線鏈接的外設有外部中斷與喚醒控制、 7 個通用目的輸入/輸出口(PA、 PB、 PC、 PD、 PE、 PF和 PG)、定時器 1、定時器 8、 SPI1、 USART1、 3 個 ADC 和內部溫度傳感器。其中標號 G 是ADC 的預分頻器。

????????此外， AHB 總線時鐘直接作為 SDIO、 FSMC、 AHB 總線、 Cortex 內核、存儲器和 DMA 的HCLK 時鐘，并作為 Cortex 內核自由運行時鐘 FCLK。

?????????標號 H 是 USBCLK，是一個通用串行接口時鐘，時鐘來源于 PLLCLK。 STM32F103 內置全速功能的 USB 外設，其串行接口引擎需要一個頻率為 48MHz 的時鐘源。該時鐘源只能從PLL 輸出端獲取，可以選擇為 1.5 分頻或者 1 分頻，也就是，當需要使用 USB 模塊時， PLL 必須使能，并且時鐘頻率配置為 48MHz 或 72MHz。

????????標號 I 是 MCO 輸出內部時鐘， STM32 的一個時鐘輸出 IO(PA8)，它可以選擇一個時鐘信號輸出，可以選擇為 PLL 輸出的 2 分頻、 HSI、 HSE、或者系統時鐘。這個時鐘可以用來給外部其他系統提供時鐘源。

?????????標號 J 是 RTC 定時器，其時鐘源為 HSE/128、 LSE 或 LSI。

時鐘信號輸出 MCO

?STM32 允許通過設置， 通過 MCO 引腳輸出一個穩定的時鐘信號。在圖1 中標注為“G”的部分。以下四個時鐘信號可被選作 MCO 時鐘：

????????● SYSCLK

????????● HSI

????????● HSE

????????● 除 2 的 PLL 時鐘

????????時鐘的選擇由時鐘配置寄存器(RCC_CFGR)中的 MCO[2:0]位控制。

????????我們可以通過 MCO 引腳來輸出時鐘信號， 測試輸出時鐘的頻率，或作為其它需要時鐘信號的外部電路的時鐘。

RCC相關配置寄存器