嵌入式--STM32的时钟系统分析及相关函数理解

本文详细介绍了STM32的系统架构，包括驱动单元和被动单元，如DCode总线、系统总线、DMA和内部存储器。接着阐述了STM32的系统时钟配置，涵盖时钟源、时钟分频和系统时钟选择。此外，还解析了关键的时钟寄存器如RCC_CR、RCC_CFGR等以及相关库函数，用于外设时钟的使能和配置。最后，重点讨论了系统时钟初始化过程，包括HSI、HSE、PLL的配置，以达到72MHz的系统时钟频率。

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一、STM32系统架构

STM32 主系统主要由四个驱动单元和四个被动单元构成。

四个驱动单元是：（1）内核 DCode 总线（2）系统总线（3）通用 DMA1（4）通用 DMA2

四个被动单元是：（1）AHB 到 APB 的桥：连接所有的 APB 设备（2）内部 FlASH 闪存（3）内部 SRAM（4）FSMC;

AHB/APB 桥:这两个桥在 AHB 和 2 个 APB 总线间提供同步连接， APB1 操作速度限于36MHz,APB2 操作速度全速72MHz。

二、STM32系统时钟

时钟是单片机的核心，如果没有时钟STM32所有外设都不起作用，因此在进行外设配置时，都要首先开启相对应的时钟。

1.在 STM32 中有五个时钟源，为高速内部时钟（HSI）、高速外部时钟（HSE）、低速内部时钟（LSI）、低速外部时钟（LSE）、锁相环倍频输出（PLL）。（1）其中HSI是由内部RC电路产生时钟，频率为 8MHz。（2）HSE 是高速外部时钟，可接石英/陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，频率范围为4MHz~16MHz，一般都是接8MHz。（3）LSI也是由内部RC 振荡器产生时钟，频率为 40kHz， 独立看门狗的时钟源只能是 LSI，同时 LSI 还可以作为 RTC 的时钟源。（4）LSE也是接外部时钟源，频率为 32.768kHz 的石英晶体，主要作为 RTC 的时钟源。（5）PLL 为锁相环倍频输出，其时钟输入源可选择为 HSI/2、 HSE 或者 HSE/2。倍频可选择为2~16 倍，但是其输出频率最大不得超过 72MHz。

2.系统时钟（SYSCLK）是STM32最重要的时钟，所有外设时钟源都是来自系统时钟。系统时钟主要来自三种时钟源1.HSI、2.PLLCLK、3.HSE。如果系统时钟选择HSE作为时钟来源，当HSE失效则由时钟监视系统(CSS)自动切换为HSI时钟源。

3.RTC实时时钟可以来自1.HSE/128、2.LSE、3.LSI

4.MCO可以输出芯片内部时钟，是PA8引脚。可以输出SYSCLK、HSI、HSE、PLLCLK/2。

5.USB时钟源来自系统时钟，在中间还要经过USB分频器，频率为48MHz。

6. HCLK、PCLK1、TIMxCLK、PCLK2、TIM1CLK、ADCCLK都是经过相对应的分频器或倍成器获得最终时钟频率。其中HCLK最高72MHz，PCLK1最高36MHz、PCLK2最高72MHz。

三、常用的时钟寄存器

1.时钟控制寄存器(RCC_CR)
主要是对HSI、HSE、CSS、PLL等时钟源使能和就绪标志位。使能之后需要因时钟会出现振荡，因此需要通过就绪标志位判断是否稳定。