STM32-系統(tǒng)時鐘

1. STM32的時鐘系統(tǒng)

在STM32中，一共有5個時鐘源，分別是HSI、HSE、LSI、LSE、PLL

（1）HSI是高速內(nèi)部時鐘，RC振蕩器，頻率為8MHz；

（2）HSE是高速外部時鐘，可接石英/陶瓷諧振器，或者接外部時鐘源，頻率范圍是4MHz – 16MHz；

（3）LSI是低速內(nèi)部時鐘，RC振蕩器，頻率為40KHz；

（4）LSE是低速外部時鐘，接頻率為32.768KHz的石英晶體；

（5）PLL為鎖相環(huán)倍頻輸出，嚴(yán)格的來說并不算一個獨立的時鐘源，PLL的輸入可以接HSI/2、HSE或者HSE/2。倍頻可選擇為2 – 16倍，但是其輸出頻率最大不得超過72MHz。

其中，40kHz的LSI供獨立看門狗IWDG使用，另外它還可以被選擇為實時時鐘RTC的時鐘源。另外，實時時鐘RTC的時鐘源還可以選擇LSE，或者是HSE的128分頻。

STM32中有一個全速功能的USB模塊，其串行接口引擎需要一個頻率為48MHz的時鐘源。該時鐘源只能從PLL端獲取，可以選擇為1.5分頻或者1分頻，也就是，當(dāng)需使用到USB模塊時，PLL必須使能，并且時鐘配置為48MHz或72MHz。

另外STM32還可以選擇一個時鐘信號輸出到MCO腳(PA.8)上，可以選擇為PLL輸出的2分頻、HSI、HSE或者系統(tǒng)時鐘。

系統(tǒng)時鐘SYSCLK，它是提供STM32中絕大部分部件工作的時鐘源。系統(tǒng)時鐘可以選擇為PLL輸出、HSI、HSE。系系統(tǒng)時鐘最大頻率為72MHz，它通過AHB分頻器分頻后送給各個模塊使用，AHB分頻器可以選擇1、2、4、8、16、64、128、256、512分頻，其分頻器輸出的時鐘送給5大模塊使用：

（1）送給AHB總線、內(nèi)核、內(nèi)存和DMA使用的HCLK時鐘；

（2）通過8分頻后送給Cortex的系統(tǒng)定時器時鐘；

（3）直接送給Cortex的空閑運行時鐘FCLK；

（4）送給APB1分頻器。APB1分頻器可以選擇1、2、4、8、16分頻，其輸出一路供APB1外設(shè)使用（PCLK1，最大頻率36MHz），另一路送給定時器(Timer)2、3、4倍頻器使用。該倍頻器可以選擇1或者2倍頻，時鐘輸出供定時器2、3、4使用。

（5）送給APB2分頻器。APB2分頻器可以選擇1、2、4、8、16分頻，其輸出一路供APB2外設(shè)使用（PCLK2，最大頻率72MHz），另外一路送給定時器(Timer)1倍頻使用。該倍頻器可以選擇1或2倍頻，時鐘輸出供定時器1使用。另外APB2分頻器還有一路輸出供ADC分頻器使用，分頻后送給ADC模塊使用。ADC分頻器可選擇為2、4、6、8分頻。

需要注意的是定時器的倍頻器，當(dāng)APB的分頻為1時，它的倍頻值為1，否則它的倍頻值就為2。

連接在APB1(低速外設(shè))上的設(shè)備有：電源接口、備份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3、SPI2、窗口看門狗、Timer2、Timer3、Timer4。注意USB模塊雖然需要一個單獨的48MHz的時鐘信號，但是它應(yīng)該不是供USB模塊工作的時鐘，而只是提供給串行接口引擎(SIE)使用的時鐘。USB模塊的工作時鐘應(yīng)該是由APB1提供的。

連接在APB2（高速外設(shè)）上的設(shè)備有：UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、GPIOx(PA~PE)、第二功能IO口。

2.STM32時鐘的初始化

由于開發(fā)板已經(jīng)外接了一個8MHz的晶振，因此將采用HSE時鐘，在MDK編譯平臺中，程序的時鐘設(shè)置參數(shù)流程如下：

(1)將RCC寄存器重新設(shè)置為默認(rèn)值：RCC_DeInit;

(2)打開外部高速時鐘晶振HSE： RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

(3)等待外部高速時鐘晶振工作： HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

(4)設(shè)置AHB時鐘(HCLK)： RCC_HCLKConfig;

(5)設(shè)置高速AHB時鐘(APB2)： RCC_PCLK2Config;

(6)設(shè)置低速AHB時鐘(APB1)： RCC_PCLK1Config;

(7)設(shè)置PLL： RCC_PLLConfig;

(8)打開PLL： RCC_PLLCmd(ENABLE);

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

(10)設(shè)置系統(tǒng)時鐘： RCC_SYSCLKConfig;

(11)判斷PLL是否是系統(tǒng)時鐘： while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);

(12)打開要使用的外設(shè)時鐘： RCC_APB2PerphClockCmd()….

某些函數(shù)的詳細(xì)的使用方法，可以參考《STM32固件庫使用手冊V10》

3.SysTick定時器

NVIC中，捆綁著一個SysTick定時器，它是一個24位的倒數(shù)計數(shù)定時器，當(dāng)計到0時，將從RELOAD寄存器中自動重裝載定時初值并繼續(xù)計數(shù)，同時內(nèi)部的 COUNTFLAG 標(biāo)志會置位，觸發(fā)中斷 (如果中斷使能情況下)。只要不把它在SysTick控制及狀態(tài)寄存器中的使能位清除，就用不停息。Cortex-M3允許為SysTick提供2個時鐘源以供選擇，第一個是內(nèi)核的“自由運行時鐘”FCLK，“自由”表現(xiàn)在它不是來自系統(tǒng)時鐘HCLK，因此在系統(tǒng)時鐘停止時，F(xiàn)CLK也能繼續(xù)運行。第2個是一個外部的參考時鐘，但是使用外部時鐘時，因為它在內(nèi)部是通過FCLK來采樣的，因此其周期必須至少是FCLK的兩倍（采樣定理）。

下面介紹一下STM32中的SysTick，它屬于NVIC控制部分，一共有4個寄存器：

STK_CSR， 0xE000E010： 控制寄存器

STK_LOAD， 0xE000E014： 重載寄存器

STK_VAL， 0xE000E018： 當(dāng)前值寄存器

STK_CALRB， 0xE000E01C： 校準(zhǔn)值寄存器

首先看STK_CSR控制寄存器，有4個bit具有意義：

第0位：ENABLE，SysTick使能位（0：關(guān)閉SysTick功能，1：開啟SysTick功能）；

第1位：TICKINT，SysTick中斷使能位（0：關(guān)閉SysTick中斷，1：開啟SysTick中斷）；

第2位：CLKSOURCE，SysTick時鐘選擇（0：使用HCLK/8作為時鐘源，1：使用HCLK）；

第3為：COUNTFLAG，SysTick計數(shù)比較標(biāo)志，如果在上次讀取本寄存器后，SysTick已經(jīng)數(shù)到0了，則該位為1，如果讀取該位，該位自動清零。

STK_LOAD重載寄存器：

Systick是一個遞減的定時器，當(dāng)定時器遞減至0時，重載寄存器中的值就會被重裝載，繼續(xù)開始遞減。STK_LOAD 重載寄存器是個24位的寄存器最大計數(shù)0xFFFFFF。

STK_VAL當(dāng)前值寄存器：

也是個24位的寄存器，讀取時返回當(dāng)前倒計數(shù)的值，寫它則使之清零，同時還會清除在SysTick 控制及狀態(tài)寄存器中的COUNTFLAG 標(biāo)志。

STK_CALRB校準(zhǔn)值寄存器：

其中包含著一個TENMS位段，具體信息不詳。暫時用不到。

在MDK開發(fā)環(huán)境中，我們不必要非得去操作每一個寄存器，可以通過調(diào)用ST函數(shù)庫中的函數(shù)來進(jìn)行相關(guān)的操作，其步驟如下：

（1）調(diào)用SysTick_CounterCmd() 失能SysTick計數(shù)器

（2）調(diào)用SysTick_ITConfig() 失能SysTick中斷

（3）調(diào)用SysTick_CLKSourceConfig() 設(shè)置SysTick時鐘源

（4）調(diào)用SysTick_SetReload() 設(shè)置SysTick重裝載值

（5）調(diào)用NVIC_SystemHandlerPriorityConfig() 設(shè)置SysTick定時器中斷優(yōu)先級

（6）調(diào)用SysTick_ITConfig() 使能SysTick中斷

（7）在stm32f10x_it.c中SysTickHandler()下寫中斷服務(wù)函數(shù)。

（8）在需要的時候調(diào)用SysTick_CounterCmd() 開啟SysTick計數(shù)器

4.工程實現(xiàn)

根據(jù)以上描述，準(zhǔn)備利用開發(fā)板上的LED燈做一個小實驗，將第一個跑馬燈的實驗稍微改進(jìn)一下，以1s精確延時的狀態(tài)來順序點亮LED燈，采用的定時器就是SysTick。

設(shè)計思路是先配置好系統(tǒng)的各個參數(shù)，然后設(shè)置SysTick定時器每1ms就進(jìn)入一次中斷，再定義一個全局變量作為定時長短的參數(shù)，然后將從延時函數(shù)中得到的參數(shù)賦值給這個全局變量，每進(jìn)入一次中斷，這個全局變量就減一次，直到減為0，才跳出延時函數(shù)。

1.配置系統(tǒng)時鐘

void RCC_cfg()

{

//定義錯誤狀態(tài)變量

ErrorStatus HSEStartUpStatus;

//將RCC寄存器重新設(shè)置為默認(rèn)值

RCC_DeInit();

//打開外部高速時鐘晶振

RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

//等待外部高速時鐘晶振工作

HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)