2.1 時鐘樹結(jié)構(gòu)圖
STM32屬于Cortex-M3內(nèi)核的單片機,時鐘結(jié)構(gòu)比之前的51單片機較復(fù)雜的多,根據(jù)數(shù)據(jù)手冊,STM32F103的時鐘結(jié)構(gòu)如下圖所示。

根據(jù)上圖可以看到,STM32F103系列單片機具有4個時鐘源,內(nèi)部的8MHz時鐘發(fā)生器,外部的晶體振蕩器接口,最高支持16MHz,外部的32.768kHz晶體振蕩器接口和內(nèi)部的40kHz時鐘發(fā)生器,其中32.768kHz和40kHz主要用于內(nèi)部RTC時鐘脈沖,8MHz的晶振通過PLL時鐘倍乘器,將系統(tǒng)總線時鐘提高為72MHz。
   STM32F103系列內(nèi)部具有2條外設(shè)時鐘總線,APB1和APB2,其中APB2的時鐘最高可達72MHz,APB1的時鐘最高可達36MHz,通過配置對應(yīng)的寄存器,就可以將CPU內(nèi)核時鐘提高到最大速度。
   通過最小系統(tǒng)可以看到,我們使用外部高速晶體振蕩器接口,外接8MHz晶振,RTC則是使用32.768kHz晶振,現(xiàn)在我們來通過數(shù)據(jù)手冊來配置對應(yīng)的寄存器位來配置APB2時鐘達到72MHz,APB1時鐘達到36MHz。
2.2 時鐘配置

上圖是ST公司推出的一款軟件,這款軟件可以自動生成寄存器代碼,但是我們在這里只用到其中提供的時鐘配置功能,通過上面的時鐘結(jié)構(gòu),我們可以得到配置時鐘的大概流程。
2.2.1 時鐘配置流程
(1)開啟HSE時鐘接口,這個接口用于使能晶體振蕩器輸入端;
(2)設(shè)置PLL倍頻系數(shù)為9,因為外接8MHz時鐘,所以設(shè)置系數(shù)為9就可以輕松達到8×9=72MHz的時鐘頻率;
(3)設(shè)置時鐘源為PLLCLK,因為HSE使用的時候可以發(fā)現(xiàn)最終的輸出就是PLL時鐘脈沖;
(4)設(shè)置APB1時鐘總線的分頻系數(shù)為2,因為APB1時鐘總線最高頻率只有36MHz;
(5)設(shè)置APB2時鐘總線的分頻系數(shù)為1。
2.2.2 相關(guān)寄存器
(1) 時鐘控制寄存器 :RCC_CR
| 31 | 30 | 29 | 28 | 27 | 26 | 25 | 24 | 23 | 22 | 21 | 20 | 19 | 18 | 17 | 16 | 
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| - | PLLRDY | PLLON | - | CSSON | HSEBYP | HSERDY | HSEON | ||||||||
| 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | 
| HSICAL[7:0] | HSITRIM[4:0] | - | HISRDY | HISON | 
Bit 25:PLL準(zhǔn)備狀態(tài)
0:PLL解鎖
          1:PLL鎖定
Bit 24:PLL使能
0:PLL關(guān)閉
          1:PLL打開
Bit 19:時鐘安全系統(tǒng)開關(guān)
0:時鐘保護關(guān)閉
          1:時鐘保護打開
Bit 18:HSE旁路(禁用HSE振蕩器時才能寫入)
0:HSE禁止旁路
          1:HSE打開旁路
Bit 17:HSE準(zhǔn)備狀態(tài)
0:HSE未準(zhǔn)備好
          1:HSE準(zhǔn)備完畢
Bit 16:HSE時鐘使能
0:HSE時鐘關(guān)閉
          1:HSE時鐘打開
Bit 15~ Bit 8:HSI校準(zhǔn)值(這個值在啟動的時候自動初始化)
Bit 7~ Bit 3:HSI微調(diào)(對其進行編程以適應(yīng)電壓和溫度的變化影響內(nèi)部HSI的頻率。初始值16,步長約為40kHz)
Bit 1:HSI準(zhǔn)備狀態(tài)
0:HIS未準(zhǔn)備好
          1:HSI準(zhǔn)備完畢
Bit 0:HSI時鐘使能
0:HIS時鐘關(guān)閉
          1:HSI時鐘開啟
(2) 時鐘配置寄存器 :RCC_CFGR
| 31 | 30 | 29 | 28 | 27 | 26 | 25 | 24 | 23 | 22 | 21 | 20 | 19 | 18 | 17 | 16 | 
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| - | MCO[2:0] | - | USBPRE | PLLMUL[3:0] | PLLXTPRE | PLLSRC | |||||||||
| 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | 
| ADCPRE[1:0] | PPRE2[2:0] | PPRE1[2:0] | HPRE[3:0] | SWS[1:0] | SW[1:0] | 
Bit 26~Bit 24:芯片時鐘輸出
0xx:禁止輸出
          100:選擇系統(tǒng)時鐘SYSCLK
          101:選擇HSI時鐘
          110:選擇HSE時鐘
          111:選擇PLL分頻輸出(2分頻)
Bit 22:USB時鐘分頻系數(shù)
0:PLL時鐘1.5分頻作為USB時鐘
          1:PLL時鐘不分頻作為USB時鐘
Bit 21~Bit 18:PLL倍頻系數(shù)
0000:2倍頻
          0001:3倍頻
          0010:4倍頻
          0011:5倍頻
          0100:6倍頻
          0101:7倍頻
          0110:8倍頻
          0111:9倍頻
          1000:10倍頻
          1001:11倍頻
          1010:12倍頻
          1011:13倍頻
          1100:14倍頻
          1101:15倍頻
          1110:16倍頻
          1111:16倍頻
Bit 17:HSE輸入分頻器
0:HSE輸入不分頻
          1:HSE輸入2分頻
Bit 16:PLL時鐘選擇(PLL處于禁止模式才能寫入)
0:HSI時鐘2分頻作為PLL時鐘輸入
          1:HSE作為PLL時鐘輸入
Bit 15~Bit 14:ADC分頻系數(shù)
00:PCLK2分頻系數(shù)為2
          01:PCLK2分頻系數(shù)為4
          10:PCLK2分頻系數(shù)為6
          11:PCLK2分頻系數(shù)為8
Bit 13~Bit 11:APB2分頻系數(shù)(最高可達72MHz)
0xx:HCLK不分頻
          100:HCLK分頻系數(shù)為2
          101:HCLK分頻系數(shù)為4
          110:HCLK分頻系數(shù)為8
          111:HCLK分頻系數(shù)為16
Bit 10~Bit 8:APB1分頻系數(shù)(最高只能達到36MHz)
0xx:HCLK不分頻
          100:HCLK分頻系數(shù)為2
          101:HCLK分頻系數(shù)為4
          110:HCLK分頻系數(shù)為8
          111:HCLK分頻系數(shù)為16
Bit 7~Bit 4:AHB總線預(yù)分頻系數(shù)
0xxx:SYSCLK不分頻
          1000:SYSCLK分頻系數(shù)為2
          1001:SYSCLK分頻系數(shù)為4
          1010:SYSCLK分頻系數(shù)為8
          1011:SYSCLK分頻系數(shù)為16
          1100:SYSCLK分頻系數(shù)為64
          1101:SYSCLK分頻系數(shù)為128
          1110:SYSCLK分頻系數(shù)為256
          1111:SYSCLK分頻系數(shù)為512
Bit 3~Bit 2:系統(tǒng)時鐘選擇狀態(tài)
00:HSI作為系統(tǒng)時鐘
          01:HSE作為系統(tǒng)時鐘
          10:PLL作為系統(tǒng)時鐘
          11:保留
Bit 1~Bit 0:系統(tǒng)時鐘選擇
00:選擇HSI作為系統(tǒng)時鐘
          01:選擇HSE作為系統(tǒng)時鐘
          10:選擇PLL作為系統(tǒng)時鐘
          11:保留
2.3 設(shè)置例程
配置STM32的時鐘需要創(chuàng)建幾個文件,這幾個文件如下表所示。
| 文件目錄 | 文件名 | 文件功能 | 
|---|---|---|
| ./SYSTEM/sys | sys.c | 時鐘設(shè)置函數(shù)外部中斷設(shè)置函數(shù)中斷優(yōu)先級設(shè)置函數(shù) | 
| sys.h | 數(shù)據(jù)類型定義 | |
| stm32f103x.h | 定義寄存器結(jié)構(gòu)定義寄存器地址定義中斷編號 | 
(1)創(chuàng)建上述三個文件,其中c文件添加進工程中,h文件包含進程序中,如下圖所示。



(2)stm32f103x.h文件輸入以下內(nèi)容:

這個文件用于定義程序用到的所有寄存器的地址和結(jié)構(gòu)體,是整個STM32程序的最基礎(chǔ)的文件。
(3)sys.h輸入以下內(nèi)容

sys.h文件用于定義STM32的時鐘配置和中斷配置,以及后面的端口位操作模式。
(3)sys.c文件輸入以下內(nèi)容
void STM32_Clock_Init( u8 PLL )
{
   RCC->CR |= 0x00010000 ;              //外部高速時鐘使能HSEON
  while( !( RCC->CR>>17 ) ) ;              //等待外部時鐘就緒
  RCC->CFGR = 0x00000400 ;            //APB1=DIV2;APB2=DIV1;AHB=DIV1;
  PLL -= 2 ;                    //抵消2個單位(因為是從2開始的,設(shè)置0就是2)
  RCC->CFGR |= ( u32 )PLL<<18 ;            //設(shè)置PLL值 2~16
  RCC->CFGR |= 1<<16 ;              //PLLSRC ON
  FLASH->ACR |= 0x32 ;                //FLASH 2個延時周期
  RCC->CR |= 1<<24 ;                //PLLON
  while( ( RCC->CR&0x02000000 )!=0x02000000 ) ;    //等待PLL鎖定
  RCC->CFGR |= 0x00000002 ;            //PLL作為系統(tǒng)時鐘
  while( ( RCC->CFGR&0x0000000C )!=0x00000008 ) ;  //等待PLL作為系統(tǒng)時鐘設(shè)置成功
}
這個文件的函數(shù)就是真正配置時鐘的過程,可以對照之前描述的配置時鐘的過程來看這段代碼。
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