STM32F4_ RCC系統(tǒng)時(shí)鐘配置及描述

Ⅰ、概述

對(duì)于系統(tǒng)時(shí)鐘應(yīng)該都知道它的作用，就是驅(qū)動(dòng)整個(gè)芯片工作的心臟，如果沒(méi)有了它，就等于人沒(méi)有了心跳。

對(duì)于使用開發(fā)板學(xué)習(xí)的朋友來(lái)說(shuō)，RCC系統(tǒng)時(shí)鐘這一塊知識(shí)估計(jì)沒(méi)怎么去配置過(guò)，原因在于開發(fā)板提供的晶振基本都是官方標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘頻率，使用官方的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，這樣系統(tǒng)時(shí)鐘就是默認(rèn)的配置，也就是默認(rèn)的頻率。但對(duì)于自己設(shè)計(jì)開發(fā)板，或者想要改變系統(tǒng)時(shí)鐘頻率（如：降低功耗就需要降頻）的朋友來(lái)說(shuō)，配置系統(tǒng)時(shí)鐘就有必要了。

關(guān)于時(shí)鐘這一塊對(duì)定時(shí)器（TIM、RTC、WDG等）相關(guān)的外設(shè)也比較重要，因?yàn)橐缶珳?zhǔn)，就需要時(shí)鐘頻率精準(zhǔn)。

Ⅱ、關(guān)于時(shí)鐘

1.時(shí)鐘分類

STM32芯片（所有型號(hào)）的時(shí)鐘包含4類：

HSE(High Speed External)高速外部時(shí)鐘

HSI(High Speed Internal)高速內(nèi)部時(shí)鐘

LSE(Low Speed External)低速外部時(shí)鐘

LSI(Low Speed Internal)低速內(nèi)部時(shí)鐘

2.時(shí)鐘源

STM32芯片（所有型號(hào)）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)鐘的時(shí)鐘源：

HSI內(nèi)部高速時(shí)鐘

HSE外部高速時(shí)鐘

PLLCLK倍頻時(shí)鐘

STM32具有以下兩個(gè)次級(jí)時(shí)鐘源：

32 kHz 低速內(nèi)部 RC (LSI RC)，該 RC 用于驅(qū)動(dòng)獨(dú)立看門狗，也可選擇提供給 RTC 用于停機(jī)/待機(jī)模式下的自動(dòng)喚醒。

32.768 kHz 低速外部晶振（ LSE 晶振），用于驅(qū)動(dòng) RTC 時(shí)鐘 (RTCCLK)。對(duì)于每個(gè)時(shí)鐘源來(lái)說(shuō)，在未使用時(shí)都可單獨(dú)打開或者關(guān)閉，以降低功耗。

3.時(shí)鐘樹（框圖）

關(guān)于STM32的時(shí)鐘樹針對(duì)不同系列芯片可能存在差異。F0、F1和F3系列芯片（主流芯片，頻率相對(duì)較低）有很多相似的地方，F(xiàn)2和F4（高性能芯片）系列芯片有很多相似的地方。但是，F(xiàn)3芯片和F4芯片的時(shí)鐘樹之間卻存在很大差異，具體請(qǐng)看參考手冊(cè)RCC相關(guān)章節(jié)。

STM32時(shí)鐘控制器為應(yīng)用帶來(lái)了高度的靈活性，用戶在運(yùn)行內(nèi)核和外設(shè)時(shí)可選擇使用外部晶振或者使用振蕩器，既可采用最高的頻率，也可為以太網(wǎng)、 USB OTG FS 以及 HS、 I2S 和 SDIO等需要特定時(shí)鐘的外設(shè)保證合適的頻率。

以F417芯片為例：可通過(guò)多個(gè)預(yù)分頻器配置 AHB 頻率、高速 APB (APB2) 和低速 APB (APB1)。 AHB 域的最大頻率為 168 MHz。高速 APB2 域的最大允許頻率為 84 MHz。低速 APB1 域的最大允許頻率為 42 MHz。實(shí)際上輸出的最大時(shí)鐘可以適當(dāng)提高一點(diǎn)，但為了保證在多種環(huán)境下，最好還是不要超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的最大值。

STM32F4xx 器件具有兩個(gè) PLL：

主 PLL (PLL) 由 HSE 或 HSI 振蕩器提供時(shí)鐘信號(hào)，并具有兩個(gè)不同的輸出時(shí)鐘：

第一個(gè)輸出用于生成高速系統(tǒng)時(shí)鐘（最高達(dá) 168 MHz）

第二個(gè)輸出用于生成 USB OTG FS 的時(shí)鐘 (48 MHz)、隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的時(shí)鐘

專用 PLL (PLLI2S) 用于生成精確時(shí)鐘，從而在 I2S 接口實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)音頻性能。

由于在 PLL 使能后主 PLL 配置參數(shù)便不可更改，所以建議先對(duì) PLL 進(jìn)行配置，然后再使能（選擇 HSI 或 HSE 振蕩器作為 PLL 時(shí)鐘源，并配置分頻系數(shù) M、 N、 P 和 Q）。

PLLI2S 使用與 PLL 相同的輸入時(shí)鐘（ PLLM[5:0] 和 PLLSRC 位為兩個(gè) PLL 所共用）。但是， PLLI2S 具有專門的使能/禁止和分頻系數(shù)（ N 和 R）配置位。在 PLLI2S 使能后，配置參數(shù)便不能更改。

Ⅲ、代碼分析

以STM32F4x5、x7系列芯片為例來(lái)分析一下系統(tǒng)時(shí)鐘的配置。

參考軟件工程：

https://yunpan.cn/cRepWDShSK4yc訪問(wèn)密碼 65b1

1.倍頻參數(shù)

結(jié)合上面時(shí)鐘樹和源代碼可以看得出來(lái)，系統(tǒng)時(shí)鐘PLLCLK的計(jì)算主要是配置PLL_M、PLL_N、PLL_P這三個(gè)參數(shù)，最后168M是通過(guò)分頻、倍頻得出來(lái)的。

2.驗(yàn)證時(shí)鐘頻率

對(duì)于STM32芯片來(lái)說(shuō)，驗(yàn)證系統(tǒng)時(shí)鐘最終運(yùn)行多大的速度，最準(zhǔn)確的驗(yàn)證方法的用示波器測(cè)試它的系統(tǒng)時(shí)鐘。

這里描述一下怎樣用示波器來(lái)測(cè)試系統(tǒng)時(shí)鐘。其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是在軟件代碼里面配置時(shí)鐘輸出（這里可以輸出多種類型的時(shí)鐘HSE、HSI、PLLCLK等），根據(jù)代碼配置不同，相應(yīng)輸出的時(shí)鐘就不同。請(qǐng)看源代碼：

我提供的代碼里面就有這一選項(xiàng)，將定義配置為1，就打開了這個(gè)功能。時(shí)鐘輸出的參數(shù)有兩個(gè)，時(shí)鐘源，分頻值。注意：這里的最大輸出時(shí)鐘是100M，所以PLLCLK時(shí)鐘分頻之后才能輸出，不然你用示波器檢測(cè)不到波形（我測(cè)試過(guò)了）。

最后輸出的波形如圖：

Ⅳ、說(shuō)明

關(guān)于STM32的開發(fā)，軟件兼容性是很好的，不要覺得你的芯片和我總結(jié)的實(shí)例有差異就不看了，其實(shí)是錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，特別是同一個(gè)系列的芯片基本上程序都兼容，也就是可以互相使用。