GD32F450的时钟笔记

news2025/1/16 1:42:53

GD32F450 标称 200MHz，但是在手册中又说它是 240MHz。本文以手册中的 240MHz 进行举例，我保险起见，产品中使用还是在 200MHz 下使用。

时钟树

手册上的时钟树图如下

GD32F450的外部时钟源有2个

LXTAL 外部低速时钟源 32.768 kHz
HXTAL 外部高速时钟源 4~32 MHz

GD32F450的内部时钟源有3个

IRC32K 内部 32KHz 时钟源
IRC16M 内部 16MHz 时钟源
IRC48M 内部 48MHz 时钟源

重要时钟

对于 GD32F450 的使用，主要关注

CK_SYS 系统时钟
_
HCLK ( AHB bus,Cortex-M4,SRAM,DMA,peripherals )
PCLK1 ( APB1 peripherals )
CKTIMERx ( TIMER1,2,3,4,5,6,11,12,13 )
PCLK2 ( APB2 peripherals )
CKTIMERx ( TIMER0,7,8,9,10 )
CK_ADCX ( ADC 0,1,2 )

主要的外设时钟还是下面这三个时钟，它们衍生出其它外设时钟。

AHB 最高时率为 240 MHz
APB2 最高时率为 120 MHz
APB1 最高时率为 60 MHz

对于单片机内核，仅需要关注 HCLK 。
上述的时钟主要还是通过 CK_SYS 时钟衍生出来的，因此需要先配置好它，才能对接下来的外设时钟进行配置。

GD32F450的PLL

CK_SYS 有 3 个时钟源，如下图所示：

即，

IRC16M 内部16MHz （默认）
HXTAL 外部高速时钟
PLLP 倍频时钟P

CK_SYS 要想达到240MHz，必须要通过倍频时钟P 得到。

GD32F450有3个PLL，与CK_SYS有关的只有PLL，如下图所示

根据上图，可以明确倍频步骤了。

打开外部时钟源（HXTAL）
切换内核时钟为非PLL时钟（当前例程为选择内部16MHz时钟）
确定切换成功
关闭PLL
配置 PLLSEL 选择外部时钟源（鄙人的开发板外部晶振为8MHz）
配置输入分频系数，倍频系数N，输出P分频系数
使能 PLL
配置SCS切换时钟
确定切换成功

查看相关寄存器，即可进行配置了。

代码如下

uint8_t CLock_Init(void)
{
	uint16_t overTimeCnt;

	RCU_CTL |= RCU_CTL_HXTALEN;												// 高速晶体振荡器（HXTAL）使能
	overTimeCnt = 0x0fff;
	do
	{
		overTimeCnt--;
		if(!overTimeCnt)
			return FAILED;													// 等待超时
	} while (!(RCU_CTL & RCU_CTL_HXTALSTB));								// 等待 外部晶振HXTAL 稳定

	RCU_CFG0 = (RCU_CFG0 & ~RCU_CFG0_SCS) | RCU_CKSYSSRC_IRC16M;			// 系统时钟 选择内部16MHz
	overTimeCnt = 0x0fff;
	do
	{
		overTimeCnt--;
		if(!overTimeCnt)
			return FAILED;													// 等待超时
	} while ((RCU_CFG0 & RCU_CFG0_SCSS) != RCU_SCSS_IRC16M);				// 等待 系统时钟 选择内部16MHz


	RCU_CTL &= ~RCU_CTL_PLLEN;												// 关闭 PLL
	overTimeCnt = 0x0fff;
	do
	{
		overTimeCnt--;
		if(!overTimeCnt)
			return FAILED;													// 等待超时
	} while ((RCU_CTL & RCU_CTL_PLLEN));									// 等待 关闭 PLL

	RCU_PLL = 	( RCU_PLL & ~(RCU_PLL_PLLPSC | RCU_PLL_PLLN | RCU_PLL_PLLP | RCU_PLL_PLLSEL | RCU_PLL_PLLQ) ) | \
								( 8 << 0)    | ( 480 << 6)  | ( 0 << 16)   | RCU_PLL_PLLSEL | ( 10 << 24);
							// 输入8分频     | 倍频480倍    | PLLP 2分频   | 选择外部晶振   | PLLQ 10分频
							// 输入 1MHz     | VCO=480MHz   | PLLP=240MHz  |                | PLLQ=48MHz

	RCU_CTL |= RCU_CTL_PLLEN;												// 使能 PLL
	overTimeCnt = 0x0fff;
	do
	{
		overTimeCnt--;
		if(!overTimeCnt)
			return FAILED;													// 等待超时
	} while (!(RCU_CTL & RCU_CTL_PLLSTB));									// 等待 PLL 稳定

	RCU_CFG0 = (RCU_CFG0 & ~(RCU_CFG0_AHBPSC | RCU_CFG0_APB1PSC | RCU_CFG0_APB2PSC)) | \
								(0 << 4)     | (5 << 10)        | (4 << 13);
							// AHB不分频     | APB1 4分频       | APB2 2分频
							// 240MHz        | 60MHz            | 120MHz
	

	RCU_CFG0 = (RCU_CFG0 & ~RCU_CFG0_SCS) | RCU_CKSYSSRC_PLLP;				// 系统时钟 选择PLLP
	overTimeCnt = 0x0fff;
	do
	{
		overTimeCnt--;
		if(!overTimeCnt)
			return FAILED;													// 等待超时
	} while ((RCU_CFG0 & RCU_CFG0_SCSS) != RCU_SCSS_PLLP);					// 等待 系统时钟 选择PLLP

	return SUCCEED;
}

简单的方法

其实厂家已经帮我们初始化好了时钟，在 system_gd32f4xx.c 文件中通过选择宏定义就能将单片机配置成常用的时钟频率了。
其
AHB 不分频
APB1 四分频
APB2 二分频


/* select a system clock by uncommenting the following line */
//#define __SYSTEM_CLOCK_IRC16M                   (uint32_t)(__IRC16M)
//#define __SYSTEM_CLOCK_HXTAL                    (uint32_t)(__HXTAL)
//#define __SYSTEM_CLOCK_120M_PLL_IRC16M          (uint32_t)(120000000)
//#define __SYSTEM_CLOCK_120M_PLL_8M_HXTAL        (uint32_t)(120000000)
//#define __SYSTEM_CLOCK_120M_PLL_25M_HXTAL       (uint32_t)(120000000)
//#define __SYSTEM_CLOCK_168M_PLL_IRC16M          (uint32_t)(168000000)
//#define __SYSTEM_CLOCK_168M_PLL_8M_HXTAL        (uint32_t)(168000000)
//#define __SYSTEM_CLOCK_168M_PLL_25M_HXTAL       (uint32_t)(168000000)
//#define __SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_IRC16M          (uint32_t)(200000000)
#define __SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_8M_HXTAL        (uint32_t)(200000000)
//#define __SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_25M_HXTAL       (uint32_t)(200000000)
//#define __SYSTEM_CLOCK_240M_PLL_IRC16M          (uint32_t)(240000000)
// #define __SYSTEM_CLOCK_240M_PLL_8M_HXTAL        (uint32_t)(240000000)
//#define __SYSTEM_CLOCK_240M_PLL_25M_HXTAL       (uint32_t)(240000000)