STM32使用外部16MHZ晶振修改程序点

本文介绍如何在STM32单片机中使用成本更低的16MHz晶振替代8MHz晶振,通过在系统时钟配置中进行必要的调整,实现从8MHz晶振到72MHz的倍频,同时修改stm32f10x.h文件中的外部时钟宏定义,确保所有外设正确配置。

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做小封装产品设计的朋友或许知道3225-4PIN的晶振,为何8MHZ晶振批量价格要到2元一片,而16MHZ晶振只需要0.4元甚至更少。究其原因是因为3225封装的晶振目前全球最低频率一般为8MHZ,而国内8MHZ达不到精度指标,所以市场上的8MHZ晶振一般为进口晶振,因此成本被垄断。
 

    

图1  3225封装晶振

   STM32单片机学习者一开始用的晶振一般是2PIN的8MHZ晶振,一旦正真做产品研发的时候,使用到3225的8MHZ晶振的话,成本是个不小的挑战。笔者现针对这个问题,提出使用16MHZ晶振代替的方法。
 

图2  STM32时钟树状图

   由上图可以看出,如果想兼容8MHZ晶振,必须在时钟倍频前2分频。程序设计如下,在system_stm32f10x.c文件下修改系统时钟配置,配置为72MHZ。

图3  系统时钟配置

   修改SetSysClockTo72(void)文件如下:

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

    
    
  RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);


  do
  {
    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;
  }
  else
  {
    HSEStatus =(uint32_t)0x00;
  } 
  if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
  {
   
   FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;
   
   FLASH->ACR &=(uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
   FLASH->ACR |=(uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_2;   

   
    RCC->CFGR|= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
     
   
    RCC->CFGR|= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
   
   
    RCC->CFGR|= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;
#ifdef STM32F10X_CL
   
   
   
       
   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);

   
    RCC->CR|= RCC_CR_PLL2ON;
   
   while((RCC->CR & RCC_CR_PLL2RDY) == 0)
    {
    }
   
       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   
   
    //16MHZ2分频如下改动,添加RCC_CFGR_PLLXTPRE_HSE_Div2
    RCC->CFGR&= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE|
                                       RCC_CFGR_PLLXTPRE_HSE_Div2|RCC_CFGR_PLLMULL));
    RCC->CFGR|= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLXTPRE_HSE_Div2 | RCC_CFGR_PLLSRC_HSE |RCC_CFGR_PLLMULL9);
#endif
   
    RCC->CR|= RCC_CR_PLLON;
   
   while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)
    {
    }
   
   
    RCC->CFGR&= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    RCC->CFGR|=(uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;   
   
    while((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) !=(uint32_t)0x08)
    {
    }
  }
  else
  {
  }
}

   到此,很多读者认为设计已经完毕,这个系统也如愿地倍频至72MHZ了,但忽略了一个小细节。我们需要修改stm32f10x.h文件里面的外部时钟宏定义,有一些外设的时钟是直接使用外部时钟配置的,比如串口等。
          
#if !defined  HSE_VALUE
#ifdefSTM32F10X_CL  
  #defineHSE_VALUE   ((uint32_t)25000000)
#else
  #defineHSE_VALUE   ((uint32_t)16000000)
#endif
#endif

   至此,程序修改完毕。整个系统围绕8MHZ倍频至72MHZ欢畅的运行

### 配置 STM32F103 使用外部 16MHz 晶振 为了使 STM32F103 支持外部 16MHz 晶振,需按照以下方法调整配置: #### 修改头文件中的宏定义 在 `stm32f10x.h` 文件中找到并修改 HSE_VALUE 宏定义,将其值设为 16 MHz。 ```c #define HSE_VALUE ((uint32_t)16000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */ ``` 此操作确保编译器了解当前使用外部晶振频率[^1]。 #### 更新时钟初始化函数 进入项目中的 RCC 初始化部分,在 HAL 库环境下通常是通过调用 `HAL_RCC_OscConfig()` 函数来完成对外部高速晶体 (HSE) 的启用。此时应确认该函数参数正确反映了新的晶振频率设置。 对于裸机编程,则可能需要手动编写相应的寄存器配置代码片段以激活 HSE 并等待其稳定: ```c RCC->CR |= RCC_CR_HSEON; while (!(RCC->CR & RCC_CR_HSERDY)); ``` 这段代码用于开启 HSE,并持续检测直到它准备就绪为止[^2]。 #### 调整 PLL 设置(如果适用) 当应用依赖于锁相环(PLL) 来进一步提升系统核心工作频率时, 则还需要相应地调整 PLL 输入/输出倍率因子以及预分频系数等参数,使得最终得到期望的工作频率。具体数值取决于目标应用场景的要求[^3]。 例如,假设希望获得72MHz的核心频率,可以这样计算和设定PLL乘法因子N=9,即\(72 = 16 * N / M\) ,这里M通常取1. ```c // 假定已经启用了HSE... RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9; if(HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct)!= HAL_OK){ Error_Handler(); } ``` 以上步骤完成后重新烧录程序到开发板上测试验证新配置是否生效即可[^4].
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