STM32F10x从零开始配置时钟

实际上，对于STM32F10x系列的芯片，如果使用库函数方式开发，芯片的时钟初始化函数已经写好，并且在启动文件(例如startup_stm32f10x_hd.s)中被自动调用,在进入main函数之前，系统以及外设时钟均配置完成，main程序中不需要对时钟再进行任何配置，直接编写应用程序即可。但是作为一个底层驱动玩家必须要打破砂锅问到底，看看STM32F10x系列芯片的时钟系统到底是怎么样的以及如何配置时钟，下文将着重分析STM32F10x的时钟系统以及用寄存器方式从零开始一步一步配置时钟。

一、开发环境

1. MDK版本:V5.28
2. 单片机:STM32F103RCT6

二、时钟树剖析

上图就是STM32F10x的时钟树，看着十分复杂，或许有人会问，为什么STM32要把时钟设计的这么复杂？这是因为STM32的外设很多，而且不同的外设需要的时钟是不一样的，例如USB时钟一般需要48MHz，RTC时钟一般是32.768K，APB2总线上的外设最大不超过72MHz，APB1总线外设最大不超过36MHz，如何同时满足这些时钟要求呢？显然如果只设计一种时钟是不可以的，于是就有了上图中复杂的时钟系统。下面我们就来分析下上图的时钟系统。

首先可以把上图的时钟树划分为以下几个部分:

时钟	说明
内部和外部时钟源	基础时钟，外部时钟就是晶振(HSE,LSE)，内部时钟是RC振荡器产生的时钟(HSI,LSI)，单片机正常工作必须有一个基础时钟
系统时钟	单片机的主时钟，必须由基础时钟或者PLL提供
PLL	锁相环电路，作用是产生低相噪且频率合适的时钟信号，在STM32中主要是对输入的时钟进行倍频以产生更高频率的信号，然后提供给系统时钟 ，PLL的输入只能由基础时钟提供
外设时钟	定时器、UART、GPIO、USB等外设的工作时钟，必须由系统时钟提供，且不会高于系统时钟频率
时钟输出	STM32可以对外输出时钟，为其他设备提供时钟
RTC时钟	实时时钟，RTC实际上是一个特殊的外设，特殊在它的时钟并不是由系统时钟提供，它的时钟是独立的，且只能由基础时钟提供

基础时钟介绍:

基础时钟并不是官方提出的概念，是我个人的习惯叫法，它主要指的是HSE、LSE、HSI、LSI这四种时钟源，其主要作用如上图所示。

系统时钟的产生:

系统时钟的产生有三种方式:1>HSI内部高速时钟，一般为8MHz。 2>HSE外部高速时钟，一般为8MHz晶振。 3>PLL电路,输出频率可任意配置。其中HSI和HSE都属于基础时钟，如果使用PLL时钟作为系统时钟，PLL电路的基准输入必须是HSE或者HSI。
如果直接使用基础时钟作为系统时钟，那么系统时钟最大频率≤HSE/HSI 如果使用PLL输出时钟作为系统时钟，那么系统时钟最大频率≤72MHz

下面就以定时器为例说明上述各个时钟之间的供需关系：

如果需要使用定时器，那么首先需要开启定时器的时钟，而定时器属于外设，因此需要系统时钟提供时钟给这个外设，对于系统时钟，有两种方式提供，一种是由基础时钟（内部或外部基础时钟源）直接提供，缺点是无法产生更高的频率，时钟源是多高的频率，系统时钟最大不会超过这个频率；第二种是由PLL电路提供，优点是能够产生各种高频稳定的时钟频率，但是也需要基础时钟提供基准信号，且一般情况下STM32F10x系列PLL输出最大不超过72MHz。
一般来说除RTC外所有的外设时钟(TIM、GPIO、DMA、USART、USB等等)必须由系统时钟提供，但某些特殊外设需要另当别论(以太网、I2S设备等)

在STM32时钟树中，还有很多的分频器和倍频器，通过这些分频和倍频器就能产生各种需要的频率，但是只有PLL电路才可以倍频，即产生高于输入频率的频率，例如将8MHz的HSE作为PLL基准输入，最高可以9倍频，产生72MHz的输出频率提供给系统时钟；其余的电路只能进行分频，如TIM、USART等这些外设时钟都是通过系统时钟分频而来，所以它们的最大频率不会超过系统主时钟。

三、时钟配置流程

STM32F10x时钟的配置有很多种方式，如果HSE存在，那么可以使用HSE作为PLL输入，也可以不使用，还可以将HSE 128分频作为RTC时钟；当HSE不存在时，可以直接把HS