【有那么點(diǎn)詳細(xì)的CW32學(xué)習(xí)筆記】看手冊(cè)配置時(shí)鐘樹

本章針對(duì)CW32F030C8T6的時(shí)鐘樹進(jìn)行詳細(xì)解析，續(xù)第一章啟動(dòng)文件的相關(guān)講解。

上一章講到，單片機(jī)的啟動(dòng)文件會(huì)使用單片機(jī)內(nèi)部的RC振蕩器作為單片機(jī)的啟動(dòng)時(shí)鐘，并且該時(shí)鐘頻率被設(shè)置為48MHz。但講解有疏漏，根據(jù)編程手冊(cè)的描述，該48MHz僅為HSI頻率，而非輸送到時(shí)鐘總線上的頻率，在進(jìn)入時(shí)鐘總線之前，該時(shí)鐘會(huì)被分頻（也就是降低頻率），在不進(jìn)行任何配置的情況下，這個(gè)48M的信號(hào)會(huì)被6分頻。

這個(gè)圖包含很多信息，但是圖中的彩色字信息并非全部來自此圖，更多的信息需要結(jié)合代碼和寄存器描述來獲得：

1.HSI被配置為48M是通過啟動(dòng)文件中的SystemInit函數(shù)得知的。

2.系統(tǒng)選擇HSI作為啟動(dòng)時(shí)鐘是通過編程手冊(cè)“時(shí)鐘與復(fù)位”一章得知的。

3.HSI之后的預(yù)分頻器被設(shè)置為6分頻，是通過查看指示該分頻器的寄存器得知的。

下面以信息3為例，講解如何查看此圖中的相關(guān)寄存器：

在經(jīng)過SYSCTRL_CR0.SYSCLK寄存器選擇之后，系統(tǒng)時(shí)鐘SysClk會(huì)在經(jīng)過分頻后送入內(nèi)核與各個(gè)外設(shè)，這一信息流程圖與粉色箭頭已經(jīng)清晰展示。

在手寫箭頭指向的方框中，有1、...、16的字樣，表示該預(yù)分頻器可以進(jìn)行這些倍數(shù)的分頻。所謂分頻比如48M，6分頻，其分頻結(jié)果就是48M/6 = 8M，2分頻就是24M，簡(jiǎn)單的除法。

方框下方是該分頻器對(duì)應(yīng)的控制寄存器，寄存器的名字并不一定完全叫這個(gè)，但是這個(gè)名字可以很容易就被理解為預(yù)分頻器控制相關(guān)的寄存器，該寄存器名字拆解版本是：SYS（系統(tǒng)）CTRL（控制）HSI.DIV（分頻），這套命名系統(tǒng)是通用的，即使使用的是別的單片機(jī)，也可以根據(jù)這套命名規(guī)則快速確認(rèn)寄存器的功能。

通過查看編程手冊(cè)時(shí)鐘與復(fù)位章節(jié)的寄存器描述，此寄存器DIV位的值默認(rèn)為6。而HSI頻率的設(shè)置則是該寄存[10:0]位的TRIM位決定的。

只需要沿著紫色箭頭的方向配置相關(guān)的寄存器，單片機(jī)就能夠正常啟動(dòng)，但這一步并不需要開發(fā)者親自去做，芯片廠家提供的啟動(dòng)文件和庫可以自動(dòng)完成這一步。但不論怎么說RC振蕩器的精度有限，且8M的速度放在48MHz主頻的內(nèi)核上也確實(shí)不夠看，因此大部分時(shí)候，都需要使用外部晶振提供的時(shí)鐘，通過鎖相環(huán)倍頻之后達(dá)到48M，最后通過時(shí)鐘線送入內(nèi)核和外設(shè)。下面講解怎么配置才能得到48MHz的高精度高速時(shí)鐘信號(hào)：

首先，電路板上需要有一個(gè)在范圍內(nèi)的晶體，晶體的兩個(gè)引腳需要在外圍電路的配合下連接到單片機(jī)的晶體輸入引腳，同時(shí)IO需要工作在正確的工作模式。

硬件部分準(zhǔn)備完成了，接下來就是配置HSE和PLL相關(guān)的寄存器了。下面是相關(guān)的配置代碼：

首先需要打開HSE功能，允許單片機(jī)接收HSE提供的震蕩信號(hào)。

然后配置PLL的分頻系數(shù)，這將決定鎖相環(huán)的輸出頻率，此處設(shè)置為1分頻，也就是不分頻。

使能PLL功能，并告知用到的時(shí)鐘源、時(shí)鐘頻率、倍頻系數(shù)，這對(duì)應(yīng)三個(gè)入口參數(shù)。

將flash的等待周期設(shè)置為3個(gè)時(shí)鐘周期，部分單片機(jī)需要進(jìn)行這一步操作，原因會(huì)在后面細(xì)說。

進(jìn)行時(shí)鐘切換，按照注釋完成準(zhǔn)備工作之后即可切換。

先查看HSE使能函數(shù)：

僅展示主體部分，函數(shù)注釋未列出，但CW32的時(shí)鐘配置庫函數(shù)注釋相對(duì)來說很詳細(xì)，推薦配置都寫在函數(shù)注釋里面，不懂得寄存器配置的小伙伴可以直接根據(jù)推薦進(jìn)行配置，如果有更深入的需求，直接查看芯片手冊(cè)對(duì)應(yīng)的寄存器描述即可。后續(xù)的參數(shù)配置直接根據(jù)注釋進(jìn)行推薦配置即可，在PLL與HSE相關(guān)的寄存器配置完成之后，48M的時(shí)鐘信號(hào)就已經(jīng)產(chǎn)生了，只不過系統(tǒng)的時(shí)鐘源還不是這個(gè)（記得那個(gè)梯形的選擇器嗎？），下一步就是切換時(shí)鐘源，讓系統(tǒng)工作在48M的頻率下。切換時(shí)鐘？我知道你很急，但是先別急，雖然一般情況下確實(shí)可以直接切換了，但是CW32有個(gè)需要注意的地方，那就是flash的配置。

為什么CW32需要進(jìn)行flash配置之后才能切換時(shí)鐘源？

我們都知道，寫的程序都存儲(chǔ)在flash中，等到需要執(zhí)行程序的時(shí)候，CPU會(huì)和flash進(jìn)行通信，取出flash中的指令然后執(zhí)行。問題來了，既然程序需要通過某種通信方式傳輸?shù)紺PU，那這個(gè)通信傳輸?shù)乃俣纫欢ㄓ袀€(gè)上限，這個(gè)上限就是flash的讀寫速度上限，當(dāng)flash的實(shí)際讀寫速度與其允許的讀寫速度不匹配時(shí)，flash與CPU之間的通信就會(huì)出現(xiàn)問題，之后就可以理解為CPU有高速取指令需求，但是flash無法在這個(gè)速度下跟上CPU的請(qǐng)求速度，這個(gè)通信就斷了，程序就不動(dòng)了。因此我們需要設(shè)置flash，讓他多等幾個(gè)時(shí)鐘周期再響應(yīng)，這樣flash就能適應(yīng)更高頻率的讀取請(qǐng)求，并且在此程序的配置中，需要使能預(yù)取指令和緩存功能，這兩個(gè)功能可以讓flash與CPU更好地配合以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的高速運(yùn)行。障礙都解決了，接下來真的只需要切換時(shí)鐘即可。對(duì)比部分：這一部分會(huì)列出stm32f103c8t6單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)庫上電時(shí)鐘設(shè)置代碼進(jìn)行對(duì)比。

這里的條件編譯，我選擇最后一條，如果需要上電設(shè)置為別的頻率，只需要在同一個(gè)文件中把宏定義注釋取消即可。

下面列出設(shè)置時(shí)鐘到72M函數(shù)的一部分，此函數(shù)與CW32的時(shí)鐘初始化順序幾乎是一模一樣，首先需要將HSE使能并等待時(shí)鐘穩(wěn)定，之后設(shè)置PLL的參數(shù)，配置flash為2個(gè)等待周期，再使能PLL輸出，等待PLL時(shí)鐘穩(wěn)定再切換時(shí)鐘。

可以看出，即使是不同的芯片，他們?cè)诖蟛糠值胤降牟僮饕彩且粯拥?，只是一些?xì)節(jié)上有些許不同。

總結(jié)：

1.本章簡(jiǎn)單展示了如何查找手冊(cè)來配置寄存器，且再次強(qiáng)調(diào)庫函數(shù)的本質(zhì)就是操作寄存器。

2.單片機(jī)都會(huì)有一個(gè)時(shí)鐘樹，時(shí)鐘樹的圖可以在編程手冊(cè)（不是數(shù)據(jù)表和內(nèi)核手冊(cè)）中找到。

3.部分單片機(jī)想要工作在高工作頻率下，需要設(shè)置flash等待時(shí)間并打開緩存和預(yù)取指令使能。

審核編輯 黃宇