STM32使用RCC(Reset Clock Contorl,复位时钟控制器)配置时钟以及时钟树

  • RCC主要作用
    • 设置系统时钟SYSCLK(System Clock)频率;
    • 设置AHB、APB2、APB1以及各个外设分频因子,从而设置HCLK、PCLK2、PCLK1以及各个外设的时钟频率;
    • 控制AHB、APB2、APB1这三条总线时钟以及每个外设的时钟开启;
      【AHB,Advanced High-Performence Bus,先进高性能总线;APB2,Advanced Peripheral Bus1,先进外设总线1;APB1,Advanced Peripheral Bus2,先进外设总线2】
      STM32F103系列一般的时钟配置:
      PLLCLK=SYSCLK=HCLK=PCLK2=72MHZ; (锁相环时钟=系统时钟=高性能时钟=外设时钟2=72MHZ)
      PCLK1=HCLK/2=36MHZ;(外设时钟1=高性能时钟/2=36MHZ)
  • 时钟树(《STM32F10X-中文参考手册》图8,参考手册下载
  1. PLL输入时钟(Phase Lock Loop,锁相环:一种电子控制系统,用于生成与输入信号频率和相位相关的输出信号)
  • PLL输入时钟有两个选择:
    • HSE:High Speed External Clock Signal,高速外部时钟信号,可以由有源晶振或无源晶振提供。当使用有源晶振时,时钟从OSC_IN引脚进入,OSC_OUT引脚悬空;当使用无源晶振时,时钟从OSC_IN和OSC_OUT引脚进入,并要配谐振电容。【Crystal Oscillator 晶振,晶体振荡器】
    • HSI/2 :High Speed Internal Clock Signal,高速内部时钟信号,频率为8MHz。根据温度和环境的情况会有漂移,一般不作为PLL的时钟源。
    • 具体选择哪个输入时钟由时钟配置寄存器(RCC_CFGR)的16位来设置;当选择HSE作为输入时钟时,是否2分频由时钟配置寄存器(RCC_CFGR)的17位来设置.如下图所示(《STM32F10X-中文参考手册》62页)
  1. SYSCLK系统时钟
  • SYSCLK的输入时钟有3个选择:
    • PLLMUL:锁相环经过倍频后的输出时钟。通过设置PLL的倍频因子,可以对PLL的输入时钟进行倍频,倍频因子可以是[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16],具体设置成多少,由时钟配置寄存器(RCC_CFGR)的位21:18设置,具体如下图所示(《STM32F10X-中文参考手册》62页)。我们这里设置9倍频,PLL的输出时钟:8M*9=72MHz。72MHz是ST官方推荐的稳定运行时钟。
    • HSE:同上;
    • HSI:同上;
  1. AHB总线时钟HCLK
  • 系统时钟SYSCLK经过AHB预分频器分频后得到的时钟叫AHB时钟,即HCLK。AHB预分频器的分频因子可以是[1,2,4,8,16,64,128,256,512],具体由时钟配置寄存器(RCC_CFGR)的位7:4设置,具体如下图所示(《STM32F10X-中文参考手册》63页)。我们这里设置为1分频,即HCLK=SYSCLK=72MHz。
  1. APB2总线时钟PCLK2
    • APB2总线时钟PCLK2由HCLK经过APB2预分频器得到,分频因子可以是[1,2,4,8,16],具体由时钟配置寄存器(RCC_CFGR)的位13:11设置,具体如下图所示(《STM32F10X-中文参考手册》62页)。PCLK2属于高速总线时钟,片上高速外设就挂载在这条总线上,例如:全部的GPIO、USART1、SPI1等。我们这里设置为1分频,即PCLK2=HCLK=72MHz。
  1. APB1总线时钟PCLK1
  • APB1总线时钟PCLK1由HCLK经APB1预分频器得到,分频因子可以是[1,2,4,8,16],具体由时钟配置寄存器(RCC_CFGR)的位10:8设置,具体如下图所示(《STM32F10X-中文参考手册》63页)。PCLK1属于低速的总线时钟,最高为36MHz,片上低速的外设就挂载在这条总线上,例如:USART2/3/45、SPI2/3、I2C1/2等。我们这里设置为2分频,即PCLK1=HCLK/2=26MHz。
  1. USB时钟
  • USB时钟是由PLLCLK经过USB预分频器得到,分频因子可以是[1,1.5],具体由时钟配置寄存器(RCC_CFGR)的位22设置,具体如下图所示(《STM32F10X-中文参考手册》63页)。USB最高时钟是48MHz,根据分频因子反推PLLCLK只能是48MHz或72MHz。一般设置PLLCLK=72MHz,USBCLK=48MHz。【注意:USB对视中要求比较高,所以PLLCLK只能由HSE倍频得到,不能使用HSI倍频】
  1. Cortex系统时钟
  • Cortex系统时钟由HCLK8分频得到,等于9MHz,用来驱动内核的系统定时器SysTick。SysTick一般用于操作系统的时钟节拍,也可以用作普通的定时。
  1. ADC时钟
  • ADC时钟由PCLK2经过ADC预分频器得到,分频因子可以是[2,4,6,8],具体由时钟配置寄存器(RCC_CFGR)的位15:14设置,具体如下图所示(《STM32F10X-中文参考手册》62页)。ADC时钟最高只能是14MHz
  1. RTC时钟
  • RTC时钟的输入时钟有三个选择:HSE/128、LSE(32.768KHz)、LSI。具体选用哪个时钟由备份域控制寄存器 (RCC_BDCR)位9:8设置,具体如下图所示(《STM32F10X-中文参考手册》74页)。
  1. 独立看门狗时钟
  • 独立看门狗时钟由LSI提供,且只能由LSI提供,LSI是低速的内部时钟信号,频率为30~60KHz,一般取40KHz.
  1. MCO时钟输出
  • MCO,Microcontroller clock output,微控制器时钟输出引脚,在STM32F1系列中由PA8复用得到,主要作用是对外提供时钟,相当于一个有源晶振。MCO的时钟源有4个选择:PLLCLK/2、HSI、HSE、SYSCLK,具体由时钟配置寄存器(RCC_CFGR)的位26:24设置,具体如下图所示(《STM32F10X-中文参考手册》62页)。
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