STM32的時(shí)鐘樹(shù)

時(shí)鐘信號(hào)推動(dòng)單片機(jī)內(nèi)各個(gè)部分執(zhí)行相應(yīng)的指令，時(shí)鐘就像人的心跳一樣。

STM32本身十分復(fù)雜，外設(shè)非常多，任何外設(shè)都需要時(shí)鐘才能啟動(dòng)，但并不是所有的外設(shè)都需要系統(tǒng)時(shí)鐘那么高的頻率，如果都用高速時(shí)鐘勢(shì)必造成浪費(fèi)。同一個(gè)電路，時(shí)鐘越快功耗越大、抗電磁干擾能力越弱。復(fù)雜的MCU采用多時(shí)鐘源的方法來(lái)解決這些問(wèn)題。如下圖，是STM32的時(shí)鐘系統(tǒng)框圖。

如上圖左邊的部分，看到STM32有4個(gè)獨(dú)立時(shí)鐘源，HSI、HSE、LSI、LSE。

HSI是高速內(nèi)部時(shí)鐘，RC振蕩器，頻率為8MHz，精度不高。

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~16MHz。

LSI是低速內(nèi)部時(shí)鐘，RC振蕩器，頻率為40kHz，提供低功耗時(shí)鐘。

LSE是低速外部時(shí)鐘，接頻率為32.768kHz的石英晶體。

時(shí)鐘樹(shù)的右邊紅色框中，則是系統(tǒng)時(shí)鐘通過(guò)AHB預(yù)分頻器，給相對(duì)應(yīng)的外設(shè)設(shè)置相對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘頻率。

其中LSI、LSE是作為IWDGCLK(獨(dú)立看門(mén)狗)時(shí)鐘源和RTC時(shí)鐘源使用。而HSI、HSE以及PLLCLK經(jīng)過(guò)分頻或者倍頻作為系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK來(lái)使用。

PLL為鎖相環(huán)倍頻輸出，其時(shí)鐘輸入源可選擇為HSI/2、HSE或者HSE/2。倍頻可選擇為2~16倍，但是其輸出頻率最大不得超過(guò)72MHz。通過(guò)倍頻之后作為系統(tǒng)時(shí)鐘的時(shí)鐘源。

配置時(shí)鐘

默認(rèn)時(shí)鐘

Keil編寫(xiě)程序是默認(rèn)的時(shí)鐘為72Mhz，其實(shí)是這么來(lái)的：

外部高速晶振HSE提供的8MHz（大小與電路板上的晶振相關(guān)）通過(guò)PLLXTPRE分頻器后，進(jìn)入PLLSRC選擇開(kāi)關(guān)，進(jìn)而通過(guò)PLLMUL鎖相環(huán)進(jìn)行倍頻（x9）后，為系統(tǒng)提供72MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK。之后是AHB預(yù)分頻器對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻，然后為低速外設(shè)提供時(shí)鐘。相關(guān)文章推薦:時(shí)鐘失效之后，STM32還能運(yùn)行？

內(nèi)部RC振蕩器HSI為8MHz，2分頻后是4MHz，進(jìn)入PLLSRC選擇開(kāi)關(guān)，通過(guò)PLLMUL鎖相環(huán)進(jìn)行倍頻（最大x16)后為64MHz。

USB時(shí)鐘

如上圖，STM32的USB時(shí)鐘不能超過(guò)48MHz，因此如果時(shí)鐘源為72MHz，就需要進(jìn)行1.5分頻。

如果時(shí)鐘源為48MHZ，則進(jìn)行1分頻即可。

把時(shí)鐘信號(hào)輸出到外部

STM32可以選擇一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)輸出到MCO腳(PA8)上，可以選擇為PLL輸出的2分頻、HSI、HSE、或者系統(tǒng)時(shí)鐘，可以把時(shí)鐘信號(hào)輸出供外部使用。

AHB分頻器

如時(shí)鐘樹(shù)圖右邊的部分，系統(tǒng)時(shí)鐘通過(guò)AHB分頻器給外設(shè)提供時(shí)鐘。從左到右可以簡(jiǎn)單理解為：

系統(tǒng)時(shí)鐘->AHB分頻器->各個(gè)外設(shè)分頻倍頻器->外設(shè)時(shí)鐘的設(shè)置。

右邊部分為：系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK通過(guò)AHB分頻器分頻后送給各模塊使用，AHB分頻器可選擇1、2、4、8、16、64、128、256、512分頻。其中AHB分頻器輸出的時(shí)鐘送給5大模塊使用：

內(nèi)核總線：送給AHB總線、內(nèi)核、內(nèi)存和DMA使用的HCLK時(shí)鐘。

Tick定時(shí)器：通過(guò)8分頻后送給Cortex的系統(tǒng)定時(shí)器時(shí)鐘。

I2S總線：直接送給Cortex的空閑運(yùn)行時(shí)鐘FCLK。

APB1外設(shè)：送給APB1分頻器。APB1分頻器可選擇1、2、4、8、16分頻，其輸出一路供APB1外設(shè)使用(PCLK1，最大頻率36MHz)，另一路送給通用定時(shí)器使用。該倍頻器可選擇1或者2倍頻，時(shí)鐘輸出供定時(shí)器2-7使用。

APB2外設(shè)：送給APB2分頻器。APB2分頻器可選擇1、2、4、8、16分頻，其輸出一路供APB2外設(shè)使用(PCLK2，最大頻率72MHz)，另一路送給高級(jí)定時(shí)器。該倍頻器可選擇1或者2倍頻，時(shí)鐘輸出供定時(shí)器1和定時(shí)器8使用。另外，APB2分頻器還有一路輸出供ADC分頻器使用，分頻后送給ADC模塊使用。ADC分頻器可選擇為2、4、6、8分頻。需要注意的是，如果APB預(yù)分頻器分頻系數(shù)是1，則定時(shí)器時(shí)鐘頻率(TIMxCLK)為PCLKx。否則，定時(shí)器時(shí)鐘頻率將為 APB 域的頻率的兩倍：TIMxCLK = 2xPCLKx。

APB1和APB2的對(duì)應(yīng)外設(shè)

F1系列中，APB1上面連接的是低速外設(shè)，包括電源接口、備份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、USART2、USART3、UART4、UART5、SPI2、SP3等。

APB2上面連接的是高速外設(shè)，包括UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、ADC3、所有的普通I/O口（PA-PE）、第二功能I/O（AFIO）口等。

具體可以在stm32f10x_rcc.h中查看外設(shè)掛在哪個(gè)時(shí)鐘下。

時(shí)鐘監(jiān)視系統(tǒng)（CSS）

另外，STM32還提供了一個(gè)時(shí)鐘監(jiān)視系統(tǒng)（CSS），用于監(jiān)視高速外部時(shí)鐘（HSE）的工作狀態(tài)。倘若HSE失效，會(huì)自動(dòng)切換（高速內(nèi)部時(shí)鐘）HSI作為系統(tǒng)時(shí)鐘的輸入，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

審核編輯：湯梓紅