6.3 stm32f107vct的时钟深入剖析(32m,40m,72m灵活切换)

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1、6.2 时钟.2 6.1.1 什么是时钟.2 6.1.2 STM32 的时钟.2 6.1.3 STM32 的时钟深入分析.3 6.1.4 例程 01 STM32 芯片 32MHZ频率下跑点灯程序.6 6.1.5 例程 02 STM32 芯片 40MHZ频率下跑点灯程序.14 6.1.6 例程 03 STM32 芯片 72MHZ频率下跑点灯程序.15 6.2 时钟时钟 6.1.1 什么是时钟什么是时钟从 CPU 的时钟说起。计算机是一个十分复杂的电子设备。它由各种集成电路和电子器件组成，每一块集成电路中都集成了数以万计的晶体管和其他电子元件。这样一个十分庞大的系统，要使它能够正常

2、地工作，就必须有一个指挥，对各部分的工作进行协调。各个元件的动作就是在这个指挥下按不同的先后顺序完成自己的操作的，这个先后顺序我们称为时序。时序是计算机中一个非常重要的概念，如果时序出现错误，就会使系统发生故障，甚至造成死机。那么是谁来产生和控制这个操作时序呢？这就是“时钟” 。 “时钟”可以认为是计算机的“心脏” ，如同人一样，只有心脏在跳动，生命才能够继续。不要把计算机的“时钟”等同于普通的时钟，它实际上是由晶体振荡器产生的连续脉冲波，这些脉冲波的幅度和频率是不变的，这种时钟信号我们称为外部时钟。它们被送入 CPU 中，再形成 CPU 时钟。不同的 CPU，其外部时钟

3、和 CPU 时钟的关系是不同的，下表列出了几种不同 CPU 外部时钟和 CPU 时钟的关系。 CPU 时钟周期通常为节拍脉冲或周期，它是处理操作的最基本的单位。在微程序控制器中，时序信号比较简单，一般采用节拍电位节拍脉冲二级体制。就是说它只要一个节拍电位，在节拍电位又包含若干个节拍脉冲（时钟周期）。节拍电位表示一个周期的时间，而节拍脉冲把一个周期划分为几个叫较小的时间间隔。根据需要这些时间间隔可以相等，也可以不等。指令周期是取出并执行一条指令的时间。指令周期常常有若干个周期，周期也称为机器周期，由于访问一次内存所花费的时间较长，因此通常用内存中读取一个指令字的最短时间来

4、规定周期。这就是说，这就是说一条指令取出阶段（通常为取指）需要一个周期时间。而一个周期时间又包含若干个时钟周期（通常为节拍脉冲或周期，它是处理操作的最基本的单位）。这些时钟周期的总和则规定了一个周期的时间宽度。 6.1.2 STM32的时钟的时钟系统时钟的选择是在启动时进行，复位时内部 8MHZ 的 RC 振荡器被选为默认的 CPU 时钟，随后可以选择外部的、具失效监控的 3-25MHZ 时钟；当检测到外部时钟失效时，它将被隔离，系统将自动地切换到内部的 RC 振荡器。在 STM32 中，有五个时钟源，为 HSI、HSE、LSI、LSE、PLL，它们都是时钟所提供的来源：

5、1. HSI 是高速内部时钟，RC 振荡器，频率默认为 8MHz，可以从 STM32 时钟树中看到 2. HSE 是高速外部时钟，可接石英/陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，频率范围为 3MHz25MHz，时钟树的截图如下： 3. LSI 是低速内部时钟，RC 振荡器，频率为 40kHz，可以用于驱动独立看门狗和通过程序选择驱动 RTC（RTC 用于从停机/待机模式下自动唤醒系统），时钟树的截图如下： 4. LSE 是低速外部时钟，接频率为 32.768kHz 的石英晶体，也可以被用来驱动 RTC，时钟树的截图如下： 5. PLL 为锁相环倍频输出，其时钟输入源可选择为 HSI/2、HSE。

6、倍频可选择为 49 倍，但是其输出频率最大不得超过 72MHz，时钟树的截图如下： 6.1.3 STM32的时钟深入分析的时钟深入分析众所周知，微控制器（处理器）的运行必须要依赖周期性的时钟脉冲来驱动往往由一个外部晶体振荡器提供时钟输入为始，最终转换为多个外部设备的周期性运作为末，这种时钟“能量”扩散流动的路径，犹如大树的养分通过主干流向各个分支，因此常称之为“时钟树” 。在一些传统的低端 8 位单片机诸如 51，AVR，PIC 等单片机，其也具备自身的一个时钟树系统，但其中的绝大部分是不受用户控制的，亦即在单片机上电后，时钟树就固定在某种不可更改的状态（假设单片机处于正常

7、工作的状态）。比如 51 单片机使用典型的 12MHz晶振作为时钟源，则外设如 IO 口、定时器、串口等设备的驱动时钟速率便已经是固定的，用户无法将此时钟速率更改，除非更换晶振。而 STM32 微控制器的时钟树则是可配置的，其时钟输入源与最终达到外设处的时钟速率不再有固定的关系，下面来详细解析 STM32 微控制器的时钟树。下图是 STM32 微控制器的时钟树：下表是结合图表明出来的：标号释义 1 内部低速振荡器（LSI，40Khz） 2 外部低速振荡器（LSE，32.768Khz） 3 外部高速振荡器（HSE，3-25MHz） 4 内部高速振荡器（HSI，8MHz） 5 P

8、LL输入选择位 6 RTC时钟选择位 7 PLL1分频数寄存器 8 PLL1倍频寄存器 9 系统时钟选择位 10 USB分频寄存器 11 AHB分频寄存器 12 APB1分频寄存器 13 AHB总线 14 APB1外设总线 15 APB2分频寄存器 16 APB2外设总线 17 ADC预分频寄存器 18 ADC外设 19 PLL2分频数寄存器 20 PLL2倍频寄存器 21 PLL 时钟源选择寄存器 22 独立看门狗设备 23 RTC 设备在认识这颗时钟树之前，首先要明确“主干”和最终的“分支” 。假设使用外部 8MHz 晶振作为 STM32 的时钟输入源（这也是最常见的一种做法），则这个

9、 8MHz 便是“主干” ，而“分支”很显然是最终的外部设备比如通用输入输出设备（GPIO）。这样可以轻易找出第一条时钟的“脉络” ： 35721891113 对此条时钟路径做如下解析：对于 3，首先是外部的 3-25MHz（前文已假设为 8MHz）输入；对于 5，通过 PLL 选择位预先选择后续 PLL 分支的输入时钟（假设选择外部晶振）；对于 7，设置外部晶振的分频数（假设 1 分频）；对于 21，选择 PLL 倍频的时钟源（假设选择经过分频后的外部晶振时钟）；对于 8，设置 PLL 倍频数（假设 9 倍频）；对于 9，选择系统时钟源（假设选择经过 PLL 倍频所

10、输出的时钟）；对于 11，设置 AHB 总线分频数（假设 1 分频）；对于 13，时钟到达 AHB 总线；在上一章节中所介绍的 GPIO 外设属于 APB2 设备，即 GPIO 的时钟来源于 APB2 总线，同样在上图中也可以寻获 GPIO 外设的时钟轨迹： 3572189111516 对于 3，首先是外部的 3-25MHz（前文已假设为 8MHz）输入；对于 5，通过 PLL 选择位预先选择后续 PLL 分支的输入时钟（假设选择外部晶振）；对于 7，设置外部晶振的分频数（假设 1 分频）；对于 21，选择 PLL 倍频的时钟源（假设选择经过分频后的外部晶振时钟）；

11、对于 8，设置 PLL 倍频数（假设 9 倍频）；对于 9，选择系统时钟源（假设选择经过 PLL 倍频所输出的时钟）；对于 11，设置 AHB 总线分频数（假设 1 分频）；对于 15，设置 APB2 总线分频数（假设 1 分频）对于 16，时钟到达 APB2 总线；现在来计算一下 GPIO 设备的最大驱动时钟速率（各个条件已在上述要点中假设）： 1) 由 3 所知晶振输入为 8MHz，由521 知 PLL 的时钟源为经过分频后的外部晶振时钟，并且此分频数为 1 分频，因此首先得出 PLL 的时钟源为：8MHz / 1 = 8MHz。 2) 由 8、9 知 PLL 倍频

12、9，且将 PLL 倍频后的时钟输出选择为系统时钟，则得出系统时钟为 8MHz * 9 = 72MHz。 3) 时钟到达 AHB 预分频器，由 11 知时钟经过 AHB 预分频器之后的速率仍为 72MHz。 4) 时钟到达 APB2 预分频器，由 15 经过 APB2 预分频器后速率仍为 72MHz。 5) 时钟到达 APB2 总线外设上面是原理的剖析，如果再不明白的，可以接下来看例程代码，理论联系实践是最好的老师。 6.1.4 例程例程01 STM32芯片芯片32MHZ频率下跑点灯程序频率下跑点灯程序 1. 示例简介让点灯程序在时钟主频 32MHz 下面运行，LED 灯的正极接的

13、是 3.3V 电源，所以我们编程让 LED 负极拉低即 GPIO 引脚端口 D 的管脚 2 拉低，即 PD2 拉低，那么 LED 灯就会变亮，相关电路图如下图所示： 2. 调试说明：下载代码，并且按下【复位】键，在神舟 IV 号板上找到 LED2，可以看到该 LED1 灯一亮一灭。 3. 关键代码： /* 程序总共 2 部分之第 1 部分时钟频率的配置开始 */ unsigned char sws = 0; RCC-CR |= 0X00010000; /使能外部高速时钟 HSEON while(!(RCC-CR17); /将RCC_CR寄存器的值右移17

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