詳解stm32時(shí)鐘問題

一、時(shí)鐘 1.三種不同的時(shí)鐘源可被用來驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)鐘(SYSCLK)： .HSI?振蕩器時(shí)鐘??High?Speed?Internal .HSE?振蕩器時(shí)鐘??High?Speed?External .PLL?時(shí)鐘????????Phase?Locked?Loop 2.這些設(shè)備有以下2種二級(jí)時(shí)鐘源： .32kHz?低速內(nèi)部RC【1】，可以用于驅(qū)動(dòng)獨(dú)立看門狗和RTC。RTC用于從停機(jī)/待機(jī)模式下自動(dòng)喚醒系統(tǒng)。 .32.768kHz?低速外部晶體也可用來驅(qū)動(dòng)RTC(RTCCLK)。RTC：Real-Time?Clock 實(shí)時(shí)時(shí)鐘當(dāng)不被使用時(shí)，任一個(gè)時(shí)鐘源都可被獨(dú)立地啟動(dòng)或關(guān)閉，由此優(yōu)化系統(tǒng)功耗。 3.用戶可通過多個(gè)預(yù)分頻器配置AHB（Advanced?High?Performance?Bus高性能總線）、高速APB（Advanced?Peripheral?Bus外圍總線）(APB2)和低速?APB(APB1)域的頻率。 AHB和APB2域的最大頻率是72MHZ。APB1域的最大允許頻率是36MHZ。 RCC通過AHB時(shí)鐘8分頻后供給Cortex系統(tǒng)定時(shí)器的外部時(shí)鐘。通過對(duì)SysTick控制與狀態(tài)寄存器的設(shè)置，可選擇上述時(shí)鐘或Cortex?AHB時(shí)鐘作為SysTick時(shí)鐘。 ADC時(shí)鐘由高速APB2時(shí)鐘經(jīng)2、4、6或8分頻后獲得。 定時(shí)器時(shí)鐘頻率是其所在APB總線頻率的兩倍。然而，如果相應(yīng)的APB預(yù)分頻系數(shù)是1，定時(shí)器的時(shí)鐘頻率與所在APB總線頻率一致。 FCLK是Cortex-M3的自由運(yùn)行時(shí)鐘（Free?Clock）。詳情見ARM的Cortex-M3技術(shù)參考手冊(cè)。 4.時(shí)鐘樹 ? 二、HSE?時(shí)鐘 高速外部時(shí)鐘信號(hào)(HSE)由以下兩種時(shí)鐘源產(chǎn)生：（High?Speed?External） HSE?外部晶體/陶瓷諧振器【2】 HSE?用戶外部時(shí)鐘 為了減少時(shí)鐘輸出的失真和縮短啟動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間，晶體/陶瓷諧振器和負(fù)載電容器必須盡可能地靠近振蕩器管腳。負(fù)載電容值必須根據(jù)所選擇的振蕩器來調(diào)整。 HSE/LSE時(shí)鐘源 硬件配置 外部時(shí)鐘 晶體/陶瓷諧振器 外部時(shí)鐘源（HSE旁路） 在這個(gè)模式里，必須提供外部時(shí)鐘。它的頻率最高可達(dá)25MHz。用戶可通過設(shè)置在時(shí)鐘控制寄存器中的HSEBYP和HSEON位來選擇這一模式。外部時(shí)鐘信號(hào)（50%占空比的方波、正弦波或三角波）必須連到SOC_IN管腳，同時(shí)保證OSC_OUT管腳懸空。見上圖。 外部晶體/陶瓷諧振器（HSE晶體）4-16Mz外部振蕩器可為系統(tǒng)提供更為精確的主時(shí)鐘。相關(guān)的硬件配置可上圖，進(jìn)一步信息可參考數(shù)據(jù)手冊(cè)的電氣特性部分。 在時(shí)鐘控制寄存器RCC_CR中的HSERDY位用來指示高速外部振蕩器是否穩(wěn)定。在啟動(dòng)時(shí)，直到這一位被硬件置1，時(shí)鐘才被釋放出來。如果在時(shí)鐘中斷寄存器RCC_CIR中被激活，將會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)中斷。 HSE晶體可以通過設(shè)置時(shí)鐘控制寄存器里RCC_CR中的HSEON位被啟動(dòng)和關(guān)閉。
三、HSI?時(shí)鐘??High?Speed?Internal HSI時(shí)鐘信號(hào)由內(nèi)部8MHZ的RC振蕩器產(chǎn)生，它可以直接作為系統(tǒng)時(shí)鐘或者在2分頻后作為PLL輸入。HSI?RC振蕩器能夠在不需要任何外部器件的條件下提供系統(tǒng)時(shí)鐘。它的啟動(dòng)時(shí)間比HSE晶體振蕩器短。然而，即使在校準(zhǔn)之后它的時(shí)鐘頻率精度仍較差。 校準(zhǔn) 制造工藝決定了不同芯片的RC振蕩器頻率會(huì)不同，這就是為什么每個(gè)芯片的HIS時(shí)鐘頻率在出廠前已經(jīng)被ST校準(zhǔn)到1%（25°C）的原因。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，工廠校準(zhǔn)值被裝載到時(shí)鐘控制寄存器的HSICAL[7:0]位。如果用戶的應(yīng)用基于不同的電壓或環(huán)境溫度，這將會(huì)影響RC振蕩器的精度。你可以通過利用在時(shí)鐘控制寄存器里的HSITRIM[4:0]位來調(diào)整HSI頻率。時(shí)鐘控制寄存器中的HSIRDY位用來指示HSI?RC振蕩器是否穩(wěn)定。在時(shí)鐘啟動(dòng)過程中，直到這一位被硬件置1，HSI?RC輸出時(shí)鐘才被釋放。HSI?RC可由時(shí)鐘控制寄存器中的HSION位來啟動(dòng)和關(guān)閉。如果HSE晶體振蕩器失效，HSI時(shí)鐘會(huì)被作為備用時(shí)鐘源?？梢詤⒖紩r(shí)鐘安全系統(tǒng)。
四、?PLL 內(nèi)部PLL可以用來倍頻HSI?RC的輸出時(shí)鐘或HSE晶體輸出時(shí)鐘。參考上圖和時(shí)鐘控制寄存器。 PLL的設(shè)置（選擇HIS振蕩器除2或HSE振蕩器為PLL的輸入時(shí)鐘，和選擇倍頻因子）必須在其被激活前完成。一旦PLL被激活，這些參數(shù)就不能被改動(dòng)。如果PLL中斷在時(shí)鐘中斷寄存器里被允許，當(dāng)PLL準(zhǔn)備就緒時(shí)，可產(chǎn)生中斷申請(qǐng)。如果需要在應(yīng)用中使用USB接口，PLL必須被設(shè)置為輸出48或72MHZ時(shí)鐘，用于提供48MHz的USBCLK時(shí)鐘。 五、?LSE?時(shí)鐘 LSE晶體是一個(gè)32.768kHz的低速外部晶體或陶瓷諧振器。它為實(shí)時(shí)時(shí)鐘或者其他定時(shí)功能提供一個(gè)低功耗且精確的時(shí)鐘源。LSE晶體通過在備份域控制寄存器(RCC_BDCR)里的LSEON位啟動(dòng)和關(guān)閉。在備份域控制寄存器(RCC_BDCR)里的LSERDY指示LSE晶體振蕩是否穩(wěn)定。在啟動(dòng)階段，直到這個(gè)位被硬件置1后，LSE時(shí)鐘信號(hào)才被釋放出來。如果在時(shí)鐘中斷寄存器里被允許，可產(chǎn)生中斷申請(qǐng)。外部時(shí)鐘源（LSE旁路）在這個(gè)模式里必須提供一個(gè)32.768kHz頻率的外部時(shí)鐘源。你可以通過設(shè)置在備份域控制寄存器(RCC_BDCR)里的LSEBYP和LSEON位來選擇這個(gè)模式。具有50%占空比的外部時(shí)鐘信號(hào)（方波，正弦波或三角波）必須連到OSC32_IN管腳，同時(shí)保證OSC32_OUT管腳懸空。見上圖。
六、?LSI?時(shí)鐘 LSI?RC擔(dān)當(dāng)一個(gè)低功耗時(shí)鐘源的角色，它可以在停機(jī)和待機(jī)模式下保持運(yùn)行，為獨(dú)立看門狗和自動(dòng)喚醒單元提供時(shí)鐘。LSI時(shí)鐘頻率大約32kHz（在30kHz和60kHz之間）。進(jìn)一步信息請(qǐng)參考數(shù)據(jù)手冊(cè)中有關(guān)電氣特性部分。 LSI?RC可以通過控制/狀態(tài)寄存器(RCC_CSR)里的LSION位來啟動(dòng)或關(guān)閉。 在控制/狀態(tài)寄存器(RCC_CSR)里的LSIRDY位指示低速內(nèi)部振蕩器是否穩(wěn)定。在啟動(dòng)階段，直到這個(gè)位被硬件設(shè)置為1后，此時(shí)鐘才被釋放。如果在時(shí)鐘中斷寄存器(RCC_CIR)里被允許，將產(chǎn)生LSI中斷申請(qǐng)。
七、?系統(tǒng)時(shí)鐘(SYSCLK)選擇 系統(tǒng)復(fù)位后，HSI振蕩器被選為系統(tǒng)時(shí)鐘。當(dāng)時(shí)鐘源被直接或通過PLL間接作為系統(tǒng)時(shí)鐘時(shí)，它將不能被停止。只有當(dāng)目標(biāo)時(shí)鐘源準(zhǔn)備就緒了(經(jīng)過啟動(dòng)穩(wěn)定階段的延遲或PLL穩(wěn)定)，從一個(gè)時(shí)鐘源到另一個(gè)時(shí)鐘源的切換才會(huì)發(fā)生。在被選擇時(shí)鐘源沒有就緒時(shí)，系統(tǒng)時(shí)鐘的切換不會(huì)發(fā)生。直至目標(biāo)時(shí)鐘源就緒，才發(fā)生切換。在時(shí)鐘控制寄存器(RCC_CR)里的狀態(tài)位指示哪個(gè)時(shí)鐘已經(jīng)準(zhǔn)備好了，哪個(gè)時(shí)鐘目前被用作系統(tǒng)時(shí)鐘。
八、?時(shí)鐘安全系統(tǒng)(CSS)（Clock?System?Safe） 時(shí)鐘安全系統(tǒng)可以通過軟件被激活。一旦其被激活，時(shí)鐘監(jiān)測(cè)器將在HSE振蕩器啟動(dòng)延遲后被使能，并在HSE時(shí)鐘關(guān)閉后關(guān)閉。如果HSE時(shí)鐘發(fā)生故障，此振蕩器自動(dòng)地被關(guān)閉，時(shí)鐘失效事件將被送到高級(jí)定時(shí)器TIM1的斷路輸入端，并產(chǎn)生時(shí)鐘安全中斷CSSI，允許軟件完成營(yíng)救操作。此CSSI中斷被連接到Cortex-M3?NMI的中斷。 注意：一旦CSS被激活，并且HSE時(shí)鐘出現(xiàn)故障，CSS中斷就產(chǎn)生，并且NMI也自動(dòng)產(chǎn)生。NMI將被不斷執(zhí)行，直到CSS中斷掛起位被清除。因此，在NMI的處理程序中必須通過設(shè)置時(shí)鐘中斷寄存器(RCC_CIR)里的CSSC位來清除CSS中斷。如果HSE振蕩器被直間或間接地作為系統(tǒng)時(shí)鐘來用的話，（間接的意思是：它被作為PLL輸入時(shí)鐘，并且PLL時(shí)鐘被作為系統(tǒng)時(shí)鐘），時(shí)鐘故障將導(dǎo)致系統(tǒng)時(shí)鐘自動(dòng)切換到HSI振蕩器， 同時(shí)外部HSE振蕩器被關(guān)閉。在時(shí)鐘失效時(shí)，如果HSE振蕩器時(shí)鐘（被分頻或未被分頻）是用作系統(tǒng)時(shí)鐘的PLL的輸入時(shí)鐘，PLL也將被關(guān)閉。
九、?RTC?時(shí)鐘 通過設(shè)置備份域控制寄存器(RCC_BDCR)里的RTCSEL[1:0]位，RTCCLK時(shí)鐘源可以由HSE/128、LSE或LSI時(shí)鐘提供。除非備份域復(fù)位，此選擇不能被改變。 LSE時(shí)鐘在備份域里，但HSE和LSI時(shí)鐘不是。因此： 如果LSE?被選為RTC?時(shí)鐘： 只要VBAT?維持供電，盡管VDD?供電被切斷，RTC?仍繼續(xù)工作。 如果LSI?被選為自動(dòng)喚醒單元(AWU)時(shí)鐘： 如果VDD?供電被切斷，?AWU?狀態(tài)不能被保證 如果HSE?時(shí)鐘128?分頻后作為RTC?時(shí)鐘： 如果VDD?供電被切斷或內(nèi)部電壓調(diào)壓器被關(guān)閉(1.8V?域的供電被切斷)，RTC?狀態(tài)不能被保證。
十、?看門狗時(shí)鐘 如果獨(dú)立看門狗已經(jīng)由硬件選項(xiàng)或軟件啟動(dòng)，LSI振蕩器將被強(qiáng)制在打開狀態(tài)，并且不能被關(guān)閉。在LSI振蕩器穩(wěn)定后，時(shí)鐘供應(yīng)給IWDG。
十一、?時(shí)鐘輸出 微控制器允許輸出時(shí)鐘信號(hào)到外部MCO管腳。 相應(yīng)的GPIO端口寄存器必須被配置為相應(yīng)功能。以下四個(gè)時(shí)鐘信號(hào)可被選作MCO時(shí)鐘： SYSCLK HSI HSE 除2?的PLL?時(shí)鐘 時(shí)鐘的選擇由時(shí)鐘配置寄存器(RCC_CFGR)中的MCO[2:0]位控制。 【1】采用RC選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的振蕩電路稱為RC振蕩電路，它適用于低頻振蕩，一般用于產(chǎn)生1Hz~1MHz的低頻信號(hào)。因?yàn)閷?duì)于RC振蕩電路來說，增大電阻R即可降低振蕩頻率，而增大電阻是無需增加成本的。? 常用LC振蕩電路產(chǎn)生的正弦波頻率較高，若要產(chǎn)生頻率較低的正弦振蕩，勢(shì)必要求振蕩回路要有較大的電感和電容，這樣不但元件體積大、笨重、安裝不便，而且制造困難、成本高。因此，200kHz以下的正弦振蕩電路，一般采用振蕩頻率較低的RC振蕩電路。 常用的RC振蕩電路 有相移式和橋式兩種。 (1)RC移相式振蕩器，具有電路簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)方便等優(yōu)點(diǎn)，但選頻作用較差，振幅不夠穩(wěn)定，頻率調(diào)節(jié)不便，因此一般用于頻率固定、穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。其振蕩頻率是fo=1/2π√6RC? (2)RC橋式振蕩器?將RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)和放大器結(jié)合起來即可構(gòu)成RC振蕩電路，放大器件可采用集成運(yùn)算放大器。? 【2】諧振器就是指產(chǎn)生諧振頻率的電子元件，常用的分為石英晶體諧振器和陶瓷諧振器。起產(chǎn)生頻率的作用，具有穩(wěn)定，抗干擾性能良好的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中，石英晶體諧振器的頻率精度要高于陶瓷諧振器，但成本也比陶瓷諧振器高。諧振器重要起頻率控制的作用，所有電子產(chǎn)品涉及頻率的發(fā)射和接收都需要諧振器。諧振器的類型按照外形可以分為直插式和貼片式兩種。 是的