STM32F4時(shí)鐘系統(tǒng)原理圖解析

時(shí)鐘系統(tǒng)是CPU的脈搏，就像人的心跳一樣。STM32F4 的時(shí)鐘系統(tǒng)比較復(fù)雜，不像簡(jiǎn)單的51 單片機(jī)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘就可以解決一切。STM32F4 的框圖如下（可以看到相應(yīng)的時(shí)鐘）：

1. 連至 APB2 的定時(shí)器從 TIMxCLK 提供時(shí)鐘 （最高 168 MHz） ，連至 APB1 的定時(shí)器從 TIMxCLK 提供時(shí)鐘 （取決于RCC_DCKCFGR 寄存器中 TIMPRE 位的配置，最高 84 MHz 或 168 MHz）。

2. 攝像頭接口和網(wǎng)絡(luò)接口僅適用于 STM32F407xx 設(shè)備。

系統(tǒng)時(shí)鐘圖：

在STM32F4中，有5個(gè)重要的時(shí)鐘源，為 HSI、 HSE、 LSI、 LSE、 PLL。 其中 PLL 實(shí)際是分為兩個(gè)時(shí)鐘源，分別為主 PLL 和專用 PLL。 從時(shí)鐘頻率來(lái)分可以分為高速時(shí)鐘源和低速時(shí)鐘源，在這 5 個(gè)中 HSI， HSE 以及 PLL 是高速時(shí)鐘， LSI 和 LSE 是低速時(shí)鐘。從來(lái)源可分為外部時(shí)鐘源和內(nèi)部時(shí)鐘源，外部時(shí)鐘源就是從外部通過(guò)接晶振的方式獲取時(shí)鐘源，其中 HSE 和LSE 是外部時(shí)鐘源，其他的是內(nèi)部時(shí)鐘源。下面我們看看 STM32F4 的這 5 個(gè)時(shí)鐘源，我們講解順序是按圖中紅圈標(biāo)示的順序：

①、 LSI 是低速內(nèi)部時(shí)鐘， RC 振蕩器，頻率為 32kHz 左右。供獨(dú)立看門狗和自動(dòng)喚醒單元使用。

②、 LSE 是低速外部時(shí)鐘，接頻率為 32.768kHz 的石英晶體。 這個(gè)主要是 RTC 的時(shí)鐘源。

③、HSE 是高速外部時(shí)鐘，可接石英/陶瓷諧振器，或者接外部時(shí)鐘源，頻率范圍為 4MHz~26MHz。核心板接的是 8M 的晶振。 HSE 也可以直接做為系統(tǒng)時(shí)鐘或者 PLL 輸入。

④、 HSI 是高速內(nèi)部時(shí)鐘， RC 振蕩器， 頻率為 16MHz。 可以直接作為系統(tǒng)時(shí)鐘或者用作 PLL輸入。

⑤、 PLL 為鎖相環(huán)倍頻輸出。 STM32F4 有兩個(gè) PLL：

1） 主 PLL（PLL）由 HSE 或者 HSI 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 PLLP 用于生成高速的系統(tǒng)時(shí)鐘（最高 168MHz）

第二個(gè)輸出 PLLQ 用于生成 USB OTG FS 的時(shí)鐘（ 48MHz），隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的時(shí)鐘和 SDIO時(shí)鐘。

2） 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。

給常見的外設(shè)提供時(shí)鐘：

A. 這里是看門狗時(shí)鐘輸入。從圖中可以看出，看門狗時(shí)鐘源只能是低速的 LSI 時(shí)鐘。

B. 這里是 RTC 時(shí)鐘源，從圖上可以看出， RTC 的時(shí)鐘源可以選擇 LSI， LSE，以及HSE 分頻后的時(shí)鐘， HSE 分頻系數(shù)為 2~31。

C. 這里是 STM32F4 輸出時(shí)鐘 MCO1 和 MCO2。 MCO1 是向芯片的 PA8 引腳輸出時(shí)鐘。它有四個(gè)時(shí)鐘來(lái)源分別為： HSI，LSE，HSE 和 PLL 時(shí)鐘。 MCO2 是向芯片的PC9 輸出時(shí)鐘，它同樣有四個(gè)時(shí)鐘來(lái)源分別為： HSE，PLL， SYSCLK 以及 PLLI2S時(shí)鐘。 MCO 輸出時(shí)鐘頻率最大不超過(guò) 100MHz。

D. 這里是系統(tǒng)時(shí)鐘。從圖可以看出， SYSCLK 系統(tǒng)時(shí)鐘來(lái)源有三個(gè)方面：HSI，HSE 和 PLL。在我們實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)閷?duì)時(shí)鐘速度要求都比較高我們才會(huì)選用 STM32F4 這種級(jí)別的處理器，所以一般情況下，都是才用 PLL 作為 SYSCLK時(shí)鐘源。根據(jù)前面的計(jì)算公式，大家就可以算出你的系統(tǒng)的 SYSCLK 是多少。

E. 這里我們指的是以太網(wǎng) PTP 時(shí)鐘， AHB 時(shí)鐘， APB2 高速時(shí)鐘， APB1 低速時(shí)鐘。這些時(shí)鐘都是來(lái)源于 SYSCLK 系統(tǒng)時(shí)鐘。其中以太網(wǎng) PTP 時(shí)鐘是使用系統(tǒng)時(shí)鐘。AHB，APB2 和 APB1 時(shí)鐘是經(jīng)過(guò) SYSCLK 時(shí)鐘分頻得來(lái)。這里大家記住， AHB最大時(shí)鐘為 168MHz， APB2高速時(shí)鐘最大頻率為 84MHz，而 APB1低速時(shí)鐘最大頻率為 42MHz。

F. 這里是指 I2S 時(shí)鐘源。從圖 可以看出， I2S 的時(shí)鐘源來(lái)源于 PLLI2S 或者映射到 I2S_CKIN 引腳的外部時(shí)鐘。 I2S 出于音質(zhì)的考慮，對(duì)時(shí)鐘精度要求很高。

G. 這是 STM32F4 內(nèi)部以太網(wǎng) MAC 時(shí)鐘的來(lái)源。對(duì)于 MII 接口來(lái)說(shuō)，必須向外部PHY 芯片提供 25Mhz 的時(shí)鐘，這個(gè)時(shí)鐘，可以由 PHY 芯片外接晶振，或者使用STM32F4 的 MCO 輸 出 來(lái) 提 供 。 然 后 ， PHY 芯 片 再 給 STM32F4 提 供ETH_MII_TX_CLK 和 ETH_MII_RX_CLK 時(shí)鐘。對(duì)于 RMII 接口來(lái)說(shuō)，外部必須提供 50Mhz 的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng) PHY 和 STM32F4 的 ETH_RMII_REF_CLK，這個(gè) 50Mhz時(shí)鐘可以來(lái)自 PHY、有源晶振或者 STM32F4 的 MCO。

H. 這里是指外部 PHY 提供的 USB OTG HS（ 60MHZ）時(shí)鐘。