STM32-系统时钟

1. STM32的时钟系统

在STM32中，一共有5个时钟源，分别是HSI、HSE、LSI、LSE、PLL

（1）HSI是高速内部时钟，RC振荡器，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，频率范围是4MHz – 16MHz；

（3）LSI是低速内部时钟，RC振荡器，频率为40KHz；

（4）LSE是低速外部时钟，接频率为32.768KHz的石英晶体；

（5）PLL为锁相环倍频输出，严格的来说并不算一个独立的时钟源，PLL的输入可以接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。

其中，40kHz的LSI供独立看门狗IWDG使用，另外它还可以被选择为实时时钟RTC的时钟源。另外，实时时钟RTC的时钟源还可以选择LSE，或者是HSE的128分频。

STM32中有一个全速功能的USB模块，其串行接口引擎需要一个频率为48MHz的时钟源。该时钟源只能从PLL端获取，可以选择为1.5分频或者1分频，也就是，当需使用到USB模块时，PLL必须使能，并且时钟配置为48MHz或72MHz。

另外STM32还可以选择一个时钟信号输出到MCO脚(PA.8)上，可以选择为PLL输出的2分频、HSI、HSE或者系统时钟。

系统时钟SYSCLK，它是提供STM32中绝大部分部件工作的时钟源。系统时钟可以选择为PLL输出、HSI、HSE。系系统时钟最大频率为72MHz，它通过AHB分频器分频后送给各个模块使用，AHB分频器可以选择1、2、4、8、16、64、128、256、512分频，其分频器输出的时钟送给5大模块使用：

（1）送给AHB总线、内核、内存和DMA使用的HCLK时钟；

（2）通过8分频后送给Cortex的系统定时器时钟；

（3）直接送给Cortex的空闲运行时钟FCLK；

（4）送给APB1分频器。APB1分频器可以选择1、2、4、8、16分频，其输出一路供APB1外设使用（PCLK1，最大频率36MHz），另一路送给定时器(Timer)2、3、4倍频器使用。该倍频器可以选择1或者2倍频，时钟输出供定时器2、3、4使用。

（5）送给APB2分频器。APB2分频器可以选择1、2、4、8、16分频，其输出一路供APB2外设使用（PCLK2，最大频率72MHz），另外一路送给定时器(Timer)1倍频使用。该倍频器可以选择1或2倍频，时钟输出供定时器1使用。另外APB2分频器还有一路输出供ADC分频器使用，分频后送给ADC模块使用。ADC分频器可选择为2、4、6、8分频。

需要注意的是定时器的倍频器，当APB的分频为1时，它的倍频值为1，否则它的倍频值就为2。

连接在APB1(低速外设)上的设备有：电源接口、备份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3、SPI2、窗口看门狗、Timer2、Timer3、Timer4。注意USB模块虽然需要一个单独的48MHz的时钟信号，但是它应该不是供USB模块工作的时钟，而只是提供给串行接口引擎(SIE)使用的时钟。USB模块的工作时钟应该是由APB1提供的。

连接在APB2（高速外设）上的设备有：UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、GPIOx(PA~PE)、第二功能IO口。

2.STM32时钟的初始化

由于开发板已经外接了一个8MHz的晶振，因此将采用HSE时钟，在MDK编译平台中，程序的时钟设置参数流程如下：

(1)将RCC寄存器重新设置为默认值：RCC_DeInit;

(2)打开外部高速时钟晶振HSE： RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

(3)等待外部高速时钟晶振工作： HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

(4)设置AHB时钟(HCLK)： RCC_HCLKConfig;

(5)设置高速AHB时钟(APB2)： RCC_PCLK2Config;

(6)设置低速AHB时钟(APB1)： RCC_PCLK1Config;

(7)设置PLL： RCC_PLLConfig;

(8)打开PLL： RCC_PLLCmd(ENABLE);

(9)等待PLL工作： while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);

(10)设置系统时钟： RCC_SYSCLKConfig;

(11)判断PLL是否是系统时钟： while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);

(12)打开要使用的外设时钟： RCC_APB2PerphClockCmd()….

某些函数的详细的使用方法，可以参考《STM32固件库使用手册V10》

3.SysTick定时器

NVIC中，捆绑着一个SysTick定时器，它是一个24位的倒数计数定时器，当计到0时，将从RELOAD寄存器中自动重装载定时初值并继续计数，同时内部的 COUNTFLAG 标志会置位，触发中断 (如果中断使能情况下)。只要不把它在SysTick控制及状态寄存器中的使能位清除，就用不停息。Cortex-M3允许为SysTick提供2个时钟源以供选择，第一个是内核的“自由运行时钟”FCLK，“自由”表现在它不是来自系统时钟HCLK，因此在系统时钟停止时，FCLK也能继续运行。第2个是一个外部的参考时钟，但是使用外部时钟时，因为它在内部是通过FCLK来采样的，因此其周期必须至少是FCLK的两倍（采样定理）。

下面介绍一下STM32中的SysTick，它属于NVIC控制部分，一共有4个寄存器：

STK_CSR， 0xE000E010： 控制寄存器

STK_LOAD， 0xE000E014： 重载寄存器

STK_VAL， 0xE000E018： 当前值寄存器

STK_CALRB， 0xE000E01C： 校准值寄存器

首先看STK_CSR控制寄存器，有4个bit具有意义：

第0位：ENABLE，SysTick使能位（0：关闭SysTick功能，1：开启SysTick功能）；

第1位：TICKINT，SysTick中断使能位（0：关闭SysTick中断，1：开启SysTick中断）；

第2位：CLKSOURCE，SysTick时钟选择（0：使用HCLK/8作为时钟源，1：使用HCLK）；

第3为：COUNTFLAG，SysTick计数比较标志，如果在上次读取本寄存器后，SysTick已经数到0了，则该位为1，如果读取该位，该位自动清零。

STK_LOAD重载寄存器：

Systick是一个递减的定时器，当定时器递减至0时，重载寄存器中的值就会被重装载，继续开始递减。STK_LOAD 重载寄存器是个24位的寄存器最大计数0xFFFFFF。

STK_VAL当前值寄存器：

也是个24位的寄存器，读取时返回当前倒计数的值，写它则使之清零，同时还会清除在SysTick 控制及状态寄存器中的COUNTFLAG 标志。

STK_CALRB校准值寄存器：

其中包含着一个TENMS位段，具体信息不详。暂时用不到。

在MDK开发环境中，我们不必要非得去操作每一个寄存器，可以通过调用ST函数库中的函数来进行相关的操作，其步骤如下：

（1）调用SysTick_CounterCmd() 失能SysTick计数器

（2）调用SysTick_ITConfig() 失能SysTick中断

（3）调用SysTick_CLKSourceConfig() 设置SysTick时钟源

（4）调用SysTick_SetReload() 设置SysTick重装载值

（5）调用NVIC_SystemHandlerPriorityConfig() 设置SysTick定时器中断优先级

（6）调用SysTick_ITConfig() 使能SysTick中断

（7）在stm32f10x_it.c中SysTickHandler()下写中断服务函数。

（8）在需要的时候调用SysTick_CounterCmd() 开启SysTick计数器

4.工程实现

根据以上描述，准备利用开发板上的LED灯做一个小实验，将第一个跑马灯的实验稍微改进一下，以1s精确延时的状态来顺序点亮LED灯，采用的定时器就是SysTick。

设计思路是先配置好系统的各个参数，然后设置SysTick定时器每1ms就进入一次中断，再定义一个全局变量作为定时长短的参数，然后将从延时函数中得到的参数赋值给这个全局变量，每进入一次中断，这个全局变量就减一次，直到减为0，才跳出延时函数。

1.配置系统时钟

void RCC_cfg()

{

//定义错误状态变量

ErrorStatus HSEStartUpStatus;

//将RCC寄存器重新设置为默认值

RCC_DeInit();

//打开外部高速时钟晶振

RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

//等待外部高速时钟晶振工作

HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)