Systemlnit时钟系统初始化函数剖析

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#stm32

本文详细解析了STM32微控制器中的SystemInit()函数，包括如何配置内部高速时钟HSI、设置预分频器及PLL参数，最终实现72MHz系统时钟的配置过程。

SystemInit()：

在工程文件的system_stm32f10x.c中有如下代码：
这里将为大家逐个注释，让大家了解。

void SystemInit (void)
{

  RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;//把HSI时钟打开
   //HSION：内部高速时钟使能 (Internal high-speed clock enable) 由软件置’1’或清零。 
   //当从待机和停止模式返回或用作系统时钟的外部4-16MHz振荡器发生故障时，该位由硬件置’1’ 来启动内部8MHz的RC振荡器。
   //当内部8MHz振荡器被直接或间接地用作或被选择将要作为系 统时钟时，该位不能被清零。 
   //0：内部8MHz振荡器关闭； 
   //1：内部8MHz振荡器开启。

 //该部分是把相关位设置为0
  /* Reset SW, HPRE, PPRE1, PPRE2, ADCPRE and MCO bits */
#ifndef STM32F10X_CL
  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF8FF0000; 
#else
  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF0FF0000;
#endif /* STM32F10X_CL */   
  /* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;
  /* Reset HSEBYP bit */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;
  /* Reset PLLSRC, PLLXTPRE, PLLMUL and USBPRE/OTGFSPRE bits */
  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xFF80FFFF;

#ifdef STM32F10X_CL  //判断宏定义标识符（如果是_HD，这段不执行）
  /* Reset PLL2ON and PLL3ON bits */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xEBFFFFFF;
  /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
  RCC->CIR = 0x00FF0000;
  /* Reset CFGR2 register */
  RCC->CFGR2 = 0x00000000;
#elif defined (STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL) || (defined STM32F10X_HD_VL)
  /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
  RCC->CIR = 0x009F0000;
  /* Reset CFGR2 register */
  RCC->CFGR2 = 0x00000000;      
#else  //_HD执行该段
  /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
  RCC->CIR = 0x009F0000;
#endif /* STM32F10X_CL */

//hd同样不执行该段    
#if defined (STM32F10X_HD) || (defined STM32F10X_XL) || (defined STM32F10X_HD_VL)
  #ifdef DATA_IN_ExtSRAM
    SystemInit_ExtMemCtl(); 
  #endif /* DATA_IN_ExtSRAM */
#endif 

//
  /* Configure the System clock frequency, HCLK, PCLK2 and PCLK1 prescalers */
  /* Configure the Flash Latency cycles and enable prefetch buffer */
  SetSysClock();//重点※

#ifdef VECT_TAB_SRAM
  SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM. */
#else
  SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH. */
#endif 
}

//SetSysClock()的定义
static void SetSysClock(void)
{
#ifdef SYSCLK_FREQ_HSE
  SetSysClockToHSE();
#elif defined SYSCLK_FREQ_24MHz
  SetSysClockTo24();
#elif defined SYSCLK_FREQ_36MHz
  SetSysClockTo36();
#elif defined SYSCLK_FREQ_48MHz
  SetSysClockTo48();
#elif defined SYSCLK_FREQ_56MHz
  SetSysClockTo56();  
#elif defined SYSCLK_FREQ_72MHz
  SetSysClockTo72();
#endif
//注释对应的宏定义的标识符即可改变频率

 /* If none of the define above is enabled, the HSI is used as System clock
    source (default after reset) */ 
}
COPY

SetSysClock():

这里选择讲解72MHz为例，该函数的步骤为：

打开HSE时钟（3-8行）
等待HSE时钟就绪（9-24行）
设置flash和三个时钟，确定关系（26-51行）
设置CFGR寄存器确定PLL指针来源和倍频系数（75-80行）
把PLL时钟作为系统时钟的来源（84-97行）

最后有所使用寄存器和系统时钟图参考.

static void SetSysClockTo72(void)
{
  __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;

/* 使能 HSE 时钟*/    
  RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);
  //在头文件中宏定义了RCC_CR_HSEON对应地址为0x000100000  即位十六——外部高速时钟使能

  /* 等待HSE时钟稳定 */
  do
  {
      //通过判断RCC_CR_HSERDY（外部高速时钟就绪标志，地址对应0x000200000，位17）= 1，则表示稳定
    HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;  
    StartUpCounter++;  
  } while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));

  if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
  {
    HSEStatus = (uint32_t)0x01;//如果就绪了，则让HSEStatus＝0x01
  }
  else
  {
    HSEStatus = (uint32_t)0x00;
  }  

//判断就绪，然后继续执行
  if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
  {
  //由于cpu速度快于芯片flash很多，所以操作前要等待几个时钟
  //ACR寄存器：LATENCY:时延
    //这些位表示SYSCLK(系统时钟)周期与闪存访问时间的比例000:零等待状态，当0<sYSCLK≤24MHz
    //001:一个等待状态，当24MHz< sYSCLK ≤48MHz
    //010:两个等待状态，当48MHzACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;
    /* 两个等待状态 */
    FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
    FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_2; 

 //根据图解可知频率关系
    /* HCLK = SYSCLK 72MHz*/
    //实现则需要AHB预分频器要设置为1
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
    //RCC_CFGR_HPRE_DIV1对应地址0x00000000  不分频的位7:4为0xxx

    /* PCLK2 = HCLK 72MHz*/
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
    //RCC_CFGR_PPRE2_DIV1对应地址0x00000000  不分频的位13:11为0xx

    /*36MHz PCLK1 = HCLK/2 72MHz*/
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;
    //RCC_CFGR_PPRE2_DIV1对应地址0x00000400  二分频的位10:8为100

#ifdef STM32F10X_CL   //判断为_CL结尾 执行该段
    /* Configure PLLs -------------*/
    /* PLL2 configuration: PLL2CLK = (HSE / 5) * 8 = 40 MHz */
    /* PREDIV1 configuration: PREDIV1CLK = PLL2 / 5 = 8 MHz */

    RCC->CFGR2 &= (uint32_t)~(RCC_CFGR2_PREDIV2 | RCC_CFGR2_PLL2MUL |
                              RCC_CFGR2_PREDIV1 | RCC_CFGR2_PREDIV1SRC);
    RCC->CFGR2 |= (uint32_t)(RCC_CFGR2_PREDIV2_DIV5 | RCC_CFGR2_PLL2MUL8 |
                             RCC_CFGR2_PREDIV1SRC_PLL2 | RCC_CFGR2_PREDIV1_DIV5);
    /* Enable PLL2 */
    RCC->CR |= RCC_CR_PLL2ON;
    /* Wait till PLL2 is ready */
    while((RCC->CR & RCC_CR_PLL2RDY) == 0)
    {
    }

    /* PLL configuration: PLLCLK = PREDIV1 * 9 = 72 MHz */ 
    RCC->CFGR &= (uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLXTPRE | RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLMULL);
    RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLXTPRE_PREDIV1 | RCC_CFGR_PLLSRC_PREDIV1 | 
                            RCC_CFGR_PLLMULL9); 

#else   //非_CL 执行 
    /*  PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */
    RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
                                        RCC_CFGR_PLLMULL));
                                        //直接将HSE作为PLL时钟的来源
    RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL9);//设置PLL 9倍频

#endif /* STM32F10X_CL */

    /* 使能 PLL时钟 */
    RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
    //RCC_CR_PLLON地址对应0x010000000  位24为1：使能PLL

    /* 等待 PLL时钟 稳定 */
    while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)
    {
    }

    /* 选择 PLL时针作为系统时针来源 */
    RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;    

    /* Wait till PLL is used as system clock source */
    while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08)
    {
    }
  }
  else
  { /* If HSE fails to start-up, the application will have wrong clock 
         configuration. User can add here some code to deal with this error */
  }
}COPY

寄存器和系统时钟图参考：

42行：位7:4
HPRE[3:0]:AHB预分频(AHB Prescaler)
由软件置’1’或清0’来控制AHB时钟的预分频系数。
0xxx: sYSCLK不分频
1000: sYSCLK 2分频 1100: sYSCLK64分频
1001: sYSCLK4分频 1101: sYSCLK 128分频
1010: sYSCLK8分频 1110: sYSCLK 256分频
1011:sYSCLK 16分频 1111:sYSCLK 512分频
注意:当AHB时钟的预分频系数大于1时，必须开启预取缓冲器。详见闪存读取(第2.3.3节).

46行：位13:11
PPRE2[2:0]:高速APB预分频(APB2)(APB high-speed prescaler (APB2))由软件置’1’或清’0’来控制高速APB2时钟(PCLK2)的预分频系数。
0xx:HCLK不分频
100:HCLK 2分频
101:HCLK 4分频
110:HCLK 8分频
111:HCLK 16分频

50行：位10:8
PPRE1[2:0]低速APB预分频(APB1) (APB low-speed prescaler (APB1))
由软件置’1’或清’0’来控制低速APB1时钟(PCLK1)的预分频系数。
警告：软件必须保证APB1时钟频率不超过36MHz。
0xx：HCLK不分频
100：HCLK 2分频
101：HCLK 4分频
110：HCLK 8分频
111：HCLK 16分频

本文转载自: Systemlnit时钟系统初始化函数剖析 – 布尔博客