详解stm32时钟问题

一、时钟 1.三种不同的时钟源可被用来驱动系统时钟(SYSCLK)： .HSI 振荡器时钟  High Speed Internal .HSE 振荡器时钟  High Speed External .PLL 时钟        Phase Locked Loop 2.这些设备有以下2种二级时钟源： .32kHz 低速内部RC【1】，可以用于驱动独立看门狗和RTC。RTC用于从停机/待机模式下自动唤醒系统。 .32.768kHz 低速外部晶体也可用来驱动RTC(RTCCLK)。RTC：Real-Time Clock 实时时钟当不被使用时，任一个时钟源都可被独立地启动或关闭，由此优化系统功耗。 3.用户可通过多个预分频器配置AHB（Advanced High Performance Bus高性能总线）、高速APB（Advanced Peripheral Bus外围总线）(APB2)和低速 APB(APB1)域的频率。 AHB和APB2域的最大频率是72MHZ。APB1域的最大允许频率是36MHZ。 RCC通过AHB时钟8分频后供给Cortex系统定时器的外部时钟。通过对SysTick控制与状态寄存器的设置，可选择上述时钟或Cortex AHB时钟作为SysTick时钟。 ADC时钟由高速APB2时钟经2、4、6或8分频后获得。 定时器时钟频率是其所在APB总线频率的两倍。然而，如果相应的APB预分频系数是1，定时器的时钟频率与所在APB总线频率一致。 FCLK是Cortex-M3的自由运行时钟（Free Clock）。详情见ARM的Cortex-M3技术参考手册。 4.时钟树   二、HSE 时钟 高速外部时钟信号(HSE)由以下两种时钟源产生：（High Speed External） HSE 外部晶体/陶瓷谐振器【2】 HSE 用户外部时钟 为了减少时钟输出的失真和缩短启动稳定时间，晶体/陶瓷谐振器和负载电容器必须尽可能地靠近振荡器管脚。负载电容值必须根据所选择的振荡器来调整。 HSE/LSE时钟源 硬件配置 外部时钟 晶体/陶瓷谐振器 外部时钟源（HSE旁路） 在这个模式里，必须提供外部时钟。它的频率最高可达25MHz。用户可通过设置在时钟控制寄存器中的HSEBYP和HSEON位来选择这一模式。外部时钟信号（50%占空比的方波、正弦波或三角波）必须连到SOC_IN管脚，同时保证OSC_OUT管脚悬空。见上图。 外部晶体/陶瓷谐振器（HSE晶体）4-16Mz外部振荡器可为系统提供更为精确的主时钟。相关的硬件配置可上图，进一步信息可参考数据手册的电气特性部分。 在时钟控制寄存器RCC_CR中的HSERDY位用来指示高速外部振荡器是否稳定。在启动时，直到这一位被硬件置1，时钟才被释放出来。如果在时钟中断寄存器RCC_CIR中被激活，将会产生相应中断。 HSE晶体可以通过设置时钟控制寄存器里RCC_CR中的HSEON位被启动和关闭。
三、HSI 时钟  High Speed Internal HSI时钟信号由内部8MHZ的RC振荡器产生，它可以直接作为系统时钟或者在2分频后作为PLL输入。HSI RC振荡器能够在不需要任何外部器件的条件下提供系统时钟。它的启动时间比HSE晶体振荡器短。然而，即使在校准之后它的时钟频率精度仍较差。 校准 制造工艺决定了不同芯片的RC振荡器频率会不同，这就是为什么每个芯片的HIS时钟频率在出厂前已经被ST校准到1%（25°C）的原因。系统复位时，工厂校准值被装载到时钟控制寄存器的HSICAL[7:0]位。如果用户的应用基于不同的电压或环境温度，这将会影响RC振荡器的精度。你可以通过利用在时钟控制寄存器里的HSITRIM[4:0]位来调整HSI频率。时钟控制寄存器中的HSIRDY位用来指示HSI RC振荡器是否稳定。在时钟启动过程中，直到这一位被硬件置1，HSI RC输出时钟才被释放。HSI RC可由时钟控制寄存器中的HSION位来启动和关闭。如果HSE晶体振荡器失效，HSI时钟会被作为备用时钟源。可以参考时钟安全系统。
四、 PLL 内部PLL可以用来倍频HSI RC的输出时钟或HSE晶体输出时钟。参考上图和时钟控制寄存器。 PLL的设置（选择HIS振荡器除2或HSE振荡器为PLL的输入时钟，和选择倍频因子）必须在其被激活前完成。一旦PLL被激活，这些参数就不能被改动。如果PLL中断在时钟中断寄存器里被允许，当PLL准备就绪时，可产生中断申请。如果需要在应用中使用USB接口，PLL必须被设置为输出48或72MHZ时钟，用于提供48MHz的USBCLK时钟。 五、 LSE 时钟 LSE晶体是一个32.768kHz的低速外部晶体或陶瓷谐振器。它为实时时钟或者其他定时功能提供一个低功耗且精确的时钟源。LSE晶体通过在备份域控制寄存器(RCC_BDCR)里的LSEON位启动和关闭。在备份域控制寄存器(RCC_BDCR)里的LSERDY指示LSE晶体振荡是否稳定。在启动阶段，直到这个位被硬件置1后，LSE时钟信号才被释放出来。如果在时钟中断寄存器里被允许，可产生中断申请。外部时钟源（LSE旁路）在这个模式里必须提供一个32.768kHz频率的外部时钟源。你可以通过设置在备份域控制寄存器(RCC_BDCR)里的LSEBYP和LSEON位来选择这个模式。具有50%占空比的外部时钟信号（方波，正弦波或三角波）必须连到OSC32_IN管脚，同时保证OSC32_OUT管脚悬空。见上图。
六、 LSI 时钟 LSI RC担当一个低功耗时钟源的角色，它可以在停机和待机模式下保持运行，为独立看门狗和自动唤醒单元提供时钟。LSI时钟频率大约32kHz（在30kHz和60kHz之间）。进一步信息请参考数据手册中有关电气特性部分。 LSI RC可以通过控制/状态寄存器(RCC_CSR)里的LSION位来启动或关闭。 在控制/状态寄存器(RCC_CSR)里的LSIRDY位指示低速内部振荡器是否稳定。在启动阶段，直到这个位被硬件设置为1后，此时钟才被释放。如果在时钟中断寄存器(RCC_CIR)里被允许，将产生LSI中断申请。
七、 系统时钟(SYSCLK)选择 系统复位后，HSI振荡器被选为系统时钟。当时钟源被直接或通过PLL间接作为系统时钟时，它将不能被停止。只有当目标时钟源准备就绪了(经过启动稳定阶段的延迟或PLL稳定)，从一个时钟源到另一个时钟源的切换才会发生。在被选择时钟源没有就绪时，系统时钟的切换不会发生。直至目标时钟源就绪，才发生切换。在时钟控制寄存器(RCC_CR)里的状态位指示哪个时钟已经准备好了，哪个时钟目前被用作系统时钟。
八、 时钟安全系统(CSS)（Clock System Safe） 时钟安全系统可以通过软件被激活。一旦其被激活，时钟监测器将在HSE振荡器启动延迟后被使能，并在HSE时钟关闭后关闭。如果HSE时钟发生故障，此振荡器自动地被关闭，时钟失效事件将被送到高级定时器TIM1的断路输入端，并产生时钟安全中断CSSI，允许软件完成营救操作。此CSSI中断被连接到Cortex-M3 NMI的中断。 注意：一旦CSS被激活，并且HSE时钟出现故障，CSS中断就产生，并且NMI也自动产生。NMI将被不断执行，直到CSS中断挂起位被清除。因此，在NMI的处理程序中必须通过设置时钟中断寄存器(RCC_CIR)里的CSSC位来清除CSS中断。如果HSE振荡器被直间或间接地作为系统时钟来用的话，（间接的意思是：它被作为PLL输入时钟，并且PLL时钟被作为系统时钟），时钟故障将导致系统时钟自动切换到HSI振荡器， 同时外部HSE振荡器被关闭。在时钟失效时，如果HSE振荡器时钟（被分频或未被分频）是用作系统时钟的PLL的输入时钟，PLL也将被关闭。
九、 RTC 时钟 通过设置备份域控制寄存器(RCC_BDCR)里的RTCSEL[1:0]位，RTCCLK时钟源可以由HSE/128、LSE或LSI时钟提供。除非备份域复位，此选择不能被改变。 LSE时钟在备份域里，但HSE和LSI时钟不是。因此： 如果LSE 被选为RTC 时钟： 只要VBAT 维持供电，尽管VDD 供电被切断，RTC 仍继续工作。 如果LSI 被选为自动唤醒单元(AWU)时钟： 如果VDD 供电被切断， AWU 状态不能被保证 如果HSE 时钟128 分频后作为RTC 时钟： 如果VDD 供电被切断或内部电压调压器被关闭(1.8V 域的供电被切断)，RTC 状态不能被保证。
十、 看门狗时钟 如果独立看门狗已经由硬件选项或软件启动，LSI振荡器将被强制在打开状态，并且不能被关闭。在LSI振荡器稳定后，时钟供应给IWDG。
十一、 时钟输出 微控制器允许输出时钟信号到外部MCO管脚。 相应的GPIO端口寄存器必须被配置为相应功能。以下四个时钟信号可被选作MCO时钟： SYSCLK HSI HSE 除2 的PLL 时钟 时钟的选择由时钟配置寄存器(RCC_CFGR)中的MCO[2:0]位控制。 【1】采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC振荡电路，它适用于低频振荡，一般用于产生1Hz~1MHz的低频信号。因为对于RC振荡电路来说，增大电阻R即可降低振荡频率，而增大电阻是无需增加成本的。  常用LC振荡电路产生的正弦波频率较高，若要产生频率较低的正弦振荡，势必要求振荡回路要有较大的电感和电容，这样不但元件体积大、笨重、安装不便，而且制造困难、成本高。因此，200kHz以下的正弦振荡电路，一般采用振荡频率较低的RC振荡电路。 常用的RC振荡电路 有相移式和桥式两种。 (1)RC移相式振荡器，具有电路简单，经济方便等优点，但选频作用较差，振幅不够稳定，频率调节不便，因此一般用于频率固定、稳定性要求不高的场合。其振荡频率是fo=1/2π√6RC  (2)RC桥式振荡器 将RC串并联选频网络和放大器结合起来即可构成RC振荡电路，放大器件可采用集成运算放大器。  【2】谐振器就是指产生谐振频率的电子元件，常用的分为石英晶体谐振器和陶瓷谐振器。起产生频率的作用，具有稳定，抗干扰性能良好的特点，广泛应用于各种电子产品中，石英晶体谐振器的频率精度要高于陶瓷谐振器，但成本也比陶瓷谐振器高。谐振器重要起频率控制的作用，所有电子产品涉及频率的发射和接收都需要谐振器。谐振器的类型按照外形可以分为直插式和贴片式两种。 是的