F407标准库之时钟系统

2023-05-16

主要参考正点原子数据手册和源码资料等。

第19讲 STM32时钟系统精讲_哔哩哔哩_bilibili

此处记录较为重要或者较易出错的一些遗漏之处,作为补充。

一般而言,时钟越高,速度越快,但同时抗干扰能力也越差,功耗也越高,需要根据实际情况来选择合适的时钟频率。

任何一个外设在使用前,都必须先使能其时钟。 

这一部分的时钟是用来给USB、OTG、FS、随机数发生器、SDIO这些外设使用的。

重要寄存器

固件库中,对寄存器的定义都在文件 stm32f4xx.h中,这个文件接近1万行。

比如,对时钟相关寄存器的结构体封装。

这里面涉及到的寄存器有复位和时钟相关的,而且,包含F4系列所有的寄存器,我们这里用的是407,所以并不会全部用到。

我们常用的有:

6.3.1 RCC 时钟控制寄存器 (RCC_CR)—主要是用于使能时钟源的,一般是使能某个时钟源,然后等待就绪。比如:

6.3.2 RCC PLL 配置寄存器 (RCC_PLLCFGR)—是用来配置时钟里的两个PLL的

6.3.3 RCC 时钟配置寄存器 (RCC_CFGR)—主要是用来配置分频系数和选择时钟源的(注意区分使能时钟源,要先选择,然后使能,然后等待)。

接下来5个都是使能特定外设的,可自行查看参考手册。

6.3.12 RCC AHB1 外设时钟使能寄存器 (RCC_AHB1ENR)

6.3.13 RCC AHB2 外设时钟使能寄存器 (RCC_AHB2ENR)

6.3.14 RCC AHB3 外设时钟使能寄存器 (RCC_AHB3ENR)

6.3.15 用于 STM32F405xx/07xx 和 STM32F415xx/17xx 的 RCC APB1 外设时钟使能寄存器 (RCC_APB1ENR)

6.3.17 用于 STM32F405xx/07xx 和 STM32F415xx/17xx 的 RCC APB2 外设时钟使能寄存器 (RCC_APB2ENR)

相关库函数

其实还有一些外设使能函数,具体可自行查看库文件。

另外有个关键的地方。

实际开发中,很少会用到这部分的函数。因为固件库提供的系统初始化函数里,就可以完成时钟部分的配置。

时钟配置之SystemInit函数 

注意:该函数是库函数提供的,如果没有使用库函数,是没有的。

先看启动代码,文件:startup_stm32f4xx.s

可以看出,在进入main函数之前,系统调用了SystemInit函数。

SystemInit函数在system_stm32f4xx.c中,函数定义如下

void SystemInit(void)
{
  /* FPU settings ------------------------------------------------------------*/
  #if (__FPU_PRESENT == 1) && (__FPU_USED == 1)
    SCB->CPACR |= ((3UL << 10*2)|(3UL << 11*2));  /* set CP10 and CP11 Full Access */
  #endif
  /* Reset the RCC clock configuration to the default reset state ------------*/
  /* Set HSION bit */
  RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;
 
  /* Reset CFGR register */
  RCC->CFGR = 0x00000000;
 
  /* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;
 
  /* Reset PLLCFGR register */
  RCC->PLLCFGR = 0x24003010;
 
  /* Reset HSEBYP bit */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;
 
  /* Disable all interrupts */
  RCC->CIR = 0x00000000;
 
#if defined (DATA_IN_ExtSRAM) || defined (DATA_IN_ExtSDRAM)
  SystemInit_ExtMemCtl(); 
#endif /* DATA_IN_ExtSRAM || DATA_IN_ExtSDRAM */
         
  /* Configure the System clock source, PLL Multiplier and Divider factors, 
     AHB/APBx prescalers and Flash settings ----------------------------------*/
  SetSysClock();
 
  /* Configure the Vector Table location add offset address ------------------*/
#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
}

一开始,对时钟进行了一些初始化,比如先打开HSI,关闭一些功能位,具体可对照寄存器理解其含义。

之后,就会到达一个时钟配置的核心函数SetSysClock(),也在文件system_stm32f4xx.c中

在SetSysClock函数中,配置了系统时钟,PLL倍频以及分频系数。

static void SetSysClock(void)  
{  
/******************************************************************************/  
/*            PLL (clocked by HSE) used as System clock source                */  
/******************************************************************************/  
  __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;  
    
  /* Enable HSE */  
  RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);  
   
  /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */  
  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)  
  {  
    /* Select regulator voltage output Scale 1 mode, System frequency up to 168 MHz */  
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN;  
    PWR->CR |= PWR_CR_VOS;  
  
    /* HCLK = SYSCLK / 1*/  
    RCC->CFGR |= RCC_CFGR_HPRE_DIV1;  
        
    /* PCLK2 = HCLK / 2*/  
    RCC->CFGR |= RCC_CFGR_PPRE2_DIV2;  
      
    /* PCLK1 = HCLK / 4*/  
    RCC->CFGR |= RCC_CFGR_PPRE1_DIV4;  
  
    /* Configure the main PLL */  
    RCC->PLLCFGR = PLL_M | (PLL_N << 6) | (((PLL_P >> 1) -1) << 16) |  
                   (RCC_PLLCFGR_PLLSRC_HSE) | (PLL_Q << 24);  
  点击打开链接
    /* Enable the main PLL */  
    RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;  
  
    /* Wait till the main PLL is ready */  
    while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)  
    {  
    }  
     
    /* Configure Flash prefetch, Instruction cache, Data cache and wait state */  
    FLASH->ACR = FLASH_ACR_ICEN |FLASH_ACR_DCEN |FLASH_ACR_LATENCY_5WS;  
  
    /* Select the main PLL as system clock source */  
    RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));  
    RCC->CFGR |= RCC_CFGR_SW_PLL;  
  
    /* Wait till the main PLL is used as system clock source */  
    while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS ) != RCC_CFGR_SWS_PLL);  
    {  
    }  
  }  
  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 */  
  }  
  
}

先打开HSE,并等待HSE稳定。

稳定之后,开始设置AHB/APB1/APB2各自的分频系数。

接着配置PLL的参数,选择HSE作为其时钟源,并根据M N P三个的值来计算PLL的输出时钟。而M N P这三个值都在文件中有对应宏定义:

/************************* PLL Parameters *************************************/
#if defined (STM32F40_41xxx) || defined (STM32F427_437xx) || defined (STM32F429_439xx) || defined (STM32F401xx)
/* PLL_VCO = (HSE_VALUE or HSI_VALUE / PLL_M) * PLL_N */
#define PLL_M      8
#else /* STM32F411xE */
#if defined (USE_HSE_BYPASS)
#define PLL_M      8    
#else /* STM32F411xE */   
#define PLL_M      16
#endif /* USE_HSE_BYPASS */
#endif /* STM32F40_41xxx || STM32F427_437xx || STM32F429_439xx || STM32F401xx */  
 
 
/* USB OTG FS, SDIO and RNG Clock =  PLL_VCO / PLLQ */
#define PLL_Q      7
 
 
#if defined (STM32F40_41xxx)
#define PLL_N      336
/* SYSCLK = PLL_VCO / PLL_P */
#define PLL_P      2  //2            //2---168M   4---84M
#endif /* STM32F40_41xxx */
 
 
#if defined (STM32F427_437xx) || defined (STM32F429_439xx)
#define PLL_N      360
/* SYSCLK = PLL_VCO / PLL_P */
#define PLL_P      2
#endif /* STM32F427_437x || STM32F429_439xx */
 
 
#if defined (STM32F401xx)
#define PLL_N      336
/* SYSCLK = PLL_VCO / PLL_P */
#define PLL_P      4
#endif /* STM32F401xx */
 
 
#if defined (STM32F411xE)
#define PLL_N      400
/* SYSCLK = PLL_VCO / PLL_P */
#define PLL_P      4   
#endif /* STM32F411xx */
 
 
/******************************************************************************/

根据公式,可以算出PLL输出时钟为:8/8*336/2=128MHz

接着,选择PLL作为系统时钟源。 

至此,时钟已经配置完毕。

注意事项:

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