GD时钟树及RCU代码

映蝶

已于 2023-08-14 15:10:49 修改

阅读量1k

点赞数

分类专栏：嵌入式学系文章标签：单片机嵌入式硬件

于 2023-08-11 19:47:02 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_54930908/article/details/132239001

版权

嵌入式学系专栏收录该内容

3 篇文章

订阅专栏

GD时钟树

GD32时钟树

图1-1

图1-2

GD32时钟(RCU)树系统：

为什么要有时钟树系统：

时钟就好比人的心跳，mcu必须依赖时钟的变化才能正常运行，是一个系统的关键组件。用于生成微控制器内部的各个模块的时钟信号，时钟树系统允许被配置微控制器内部的各个时钟源，分频器，和多路复用，满足不同的外设和系统要求的的时钟频率

时钟树的基本构成：

时钟源（Clock Sources）时钟树起点可以是外部晶振，也可以是内部振荡器（HSI，HSE等）或其他外部时钟信号
分频器 ( Dividers) 用于将时钟源分频以生成不同频率的时钟信号
多路复用器 (Multiplexers) 用于选择不同的时钟信号作为输出
时钟分配器 (Clock Distributors) 将时钟信号分配给不同的功能模块，如CPU，外设等

常见时钟源和时钟信号 stm32

HSI：内部高速晶体振荡器
HSE：外部高速晶振，可以连接到微控制器的引脚上
PLL：锁相环，相当于从一个时钟源，生成更高频率的时钟信号
LSI: 内部低速时钟
SYSCLK：系统时钟，驱动CPU和系统进程
AHB，APB1,APB2：驱动不同外设的时钟信号

常见时钟源和时钟信号 GD

外部高速晶体振荡器时钟（HXTAL ）:

可为系统时钟提供更精确时钟源，在配置外部高速晶振作为PLL输入时钟时，有以下注意事项：
图1-3
内部16M RC振荡时钟 IRC16M:设备上电后，，默认选择其为系统时钟源，当系统从深度睡眠模式初始唤醒时，硬件会强制IRC16M作为系统时钟源

内部 48M RC 振荡器 IRC48M：当使用USBFS/USBHS/TRNG/SDIO模块时，IRC48M振荡器在不需要任何外部器件的条件下为用户提供了一种成本更低的时钟源选择，

锁相环（PLL):PLLP时钟可做为系统时钟（不超过240MHz）

外部低速晶体振荡器时钟（LXTAL ）:LXTAL是一个频率为32.768kHz的外部低速晶体或陶瓷谐振器。它为实时时钟电路提供一个低功耗且高精准的时钟源,

内部内部 32K RC 振荡器时钟振荡器时钟（IRC32K ）:IRC32K内部RC振荡器时钟担当一个低功耗时钟源的角色，它的时钟频率大约32 kHz，为独立看门狗和实时时钟电路提供时钟

CPU的时钟可以来自内部的内部高速振荡器CK_IRC16M，外部高速振荡器CK_HXTAL,或者内部锁相环CK_PLLP，锁相环的时钟来源可以是内部高速振荡器（IRC16M）也可以是外部高速振荡器CK——HXTAL。这也意味着，并不需要外接晶体振荡器，MCU也可以工作，但此举不足在于，内部晶体振荡器并不准确和稳定，因此要获得稳定的时钟频率供给给串口或定时使用，需要外部高速振荡器。无论使用哪个振荡器，在使用时为了获得最高的效率，最好都应产生最大的时钟频率供给给CPU，

时钟树配置步骤：

选择合适的时钟源：根据您的需求，选择HSI，HSE，或其他外部时钟源为基本时钟
配置PLL（如果需要）：如果需要更高频率的时钟，配置PLL将从选定的时钟源生成更高频率的时钟信号
配置分频器：根据需要，配置主时钟或外设时钟分频比，获取所需频率
配置多路复用：根据需要配置多路复用，将生成的时钟信号分配给不同的功能模块
时钟使能：根据配置使能相应的时钟源，PLL和分频器，确保时钟系统正常使用
注意：凡是打开相应的振荡器都需要等待其稳定并接受返回值进行校验，否则，可能会存在不成功开启现象

时钟树配置代码：

#include "RCU.h"
#include "gd32f470x_conf.h"
/****************************************私有函数声明***************************************/
static void ConfigInitRCU(void);

/******************************************************************************************/

/*****************************************私有函数定义**************************************/
/******************************************************************************************
注意：配置的时钟如下：
PLLCK(PLL时钟) = 240MHz
SYSCLK(系统时钟) = 240MHz
HCLK(总线时钟)   = 240MHz
PCLK1 (APB1时钟)  = 60MHz
PCLK2 (APB2时钟)  = 120MHz
******************************************************************************************/
static void ConfigInitRCU(void)
{
  ErrStatus HXTALStartUpStatus;
  rcu_deinit();                                       //复位RCU
/******************************************************************************************
 * 函数原型：void rcu_osci_on(rcu_osci_type_enum osci);
 * 功能描述：打开振荡器
 * 参数选择：RCU_HXTAL 高速晶体振荡器
 *          RCU_LXTAL 低速晶体振荡器
 *          RCU_IRC16M 内部16M RC振荡器
 *          RCU_IRC48M 内部48M RC振荡器
 *          RCU_IRC32K 内部32K RC振荡器
 *          RCU_PLL_CK PLL锁相环
 *          RCU_PLLI2S_CK PLLI2S锁相环
 *          RCU_PLLSAI_CK PLLSAI锁相环
 * *****************************************************************************************/

  rcu_osci_on(RCU_HXTAL);                             //配置外部高速晶体振荡器

  HXTALStartUpStatus = rcu_osci_stab_wait(RCU_HXTAL);          //等待晶体振荡器稳定   不一定会成功开启，因此我们需要返回校验值进行校验

  if(HXTALStartUpStatus == SUCCESS)                   //成功开启外部高速晶体振荡器
  {
/******************************************************************************************
 * 函数原型：void fmc_wscnt_set(uint32_t wscnt);
 * 函数功能：等待状态计数值
 * 等待机器取指令
 * *****************************************************************************************/
/*STM/GD32，内部有一条特殊的总线与CPU相连接，这条总线的时钟频率与CPU的相同，当STM/GD32启动后先使用内部高速振荡器（IRC_16M）作为时钟源,此时对FLASH的存取时间是不确定的，一旦将时钟源切换为240MHz后，由于FLASH并没有这么高的读取速度，两者的存取速率无法匹配，因此不得不插入若干个时钟周期等待，为了使得STM/GD32能够真正的实现240MHz,运行，因此加入了FLASH预取缓冲区机制，有了FLASH预取缓冲机制，程序员就不必再担心两者间的速率匹配问题，但是必须要保证在切换PLL时钟前，将FLAHS使能，且等待若干个时钟周期让FLASH，能够取到Prefetch Buffer中的指令*/ 

 fmc_wscnt_set(WS_WSCNT_1);
/*****************************************************************************************
 * 函数原型：void rcu_ahb_clock_config(uint32_t ck_ahb);
 * 函数功能：配置AHB时钟预分频选择
 * 输入参数：RCU_AHB_CKSYS_DIVx   选择CK_SYS时钟x分频（x=1, 2, 4, 8, 16, 64, 128, 256, 512）
 * *************************************************************************************/
    rcu_ahb_clock_config(RCU_AHB_CKSYS_DIV1);  //1分频 设置告诉AHB时钟 HCLK = CKSYS
    rcu_apb1_clock_config(RCU_APB1_CKAHB_DIV4);  //设置APB1时钟  PCLK1 = AHB/4
    rcu_apb2_clock_config(RCU_APB2_CKAHB_DIV2);  //设置APB2时钟  PCLK2 = AHB/2

/***************************************************************************************
 * 函数原形:ErrStatus rcu_pll_config(uint32_t pll_src, uint32_t pll_psc, uint32_t pll_n,uint32_t pll_p, uint32_t pll_q);
 * 函数功能：配置主PLL时钟
 * 函数参数：pll_src PLL时钟源选择   
 * RCU_PLLSRC_IRC16M     IRC16M被选择为PLL, PLLSAI, PLLI2S时钟的时钟源
 * RCU_PLLSRC_HXTAL      时钟被选择为PLL, PLLSAI, PLLI2S时钟的时钟源
 * 
 * pll_psc 对PLL时钟源分频得到PLL VCO时钟源  
 * uint32_t  2~63
 * 
 * pll_n 对 PLL VCO 时钟源倍频得到PLL VCO
 * uint32_t 64~500
 * 
 * pll_p PLL VCO分频得到PLLP
 * uint32_t 2,4,6,8
 * 
 * pll_q PLL VCO分频得到PLLQ
 * uint32_t 2~15
 * 
 * 设置锁相环 PLL = HXTAL / 25 * 480 / 2 = 240
 * **************************************************************************************/
    rcu_pll_config(RCU_PLLSRC_HXTAL, 25, 480, 2, 9);
    rcu_osci_on(RCU_PLL_CK);    //打开PLL振荡器

     //等待锁相环稳定
    while(0U == rcu_flag_get(RCU_FLAG_PLLSTB))
    {
    }



    /*************************************************************************************
     * 函数原型：void rcu_system_clock_source_config(uint32_t ck_sys);
     * 函数功能：配置系统时钟源
     * 参数
     * RCU_CKSYSSRC_IRC16M      选择CK_IRC16M时钟作为CK_SYS时钟源
     * RCU_CKSYSSRC_HXTAL       选择CK_HXTAL时钟作为CK_SYS时钟源
     * RCU_CKSYSSRC_PLLP        选择CK_PLLP时钟作为CK_SYS时钟源
     * ************************************************************************************/
    rcu_system_clock_source_config(RCU_CKSYSSRC_PLLP);  
    //等待PLL成功用于系统时钟
     while(0U == rcu_system_clock_source_get())
    {
    }
    //配置定时器时钟 ：全为240MHz
    rcu_timer_clock_prescaler_config(RCU_TIMER_PSC_MUL4);
  }
  else
  {
    //程序异常处理
    //pass 
  }
}
/*****************************************API函数接口声明************************************/
void InitRCU(void)
/*********************************API函数接口定义********************************************/
void InitRCU()
{
    ConfigInitRCU();
}

*****************************API函数接口定义*************************************************/
void InitRCU()
{
    ConfigInitRCU();
}