GD32F4时钟配置

news2024/11/27 11:50:59

1.前言

硬件：GD32F450  最高时钟频率200MHZ(外部晶振8MHZ)

软件：KEIL(V5.35) 

固件包：GD32F4xx_Firmware_Library_V3.2.0

2.时钟树

时钟配置大概流程如下图红线指示，GD32F470的最高频率可以到240MHZ，GD32F450最高频率可以通过PLL倍频到200MHZ。

预分频器可以配置AHB/APB2/APB1域的时钟频率。AHB/APB2/APB1域的最高时钟频率分别为200MHZ/100MHZ/50MHZ。

3.软件配置

3.1 修改晶振频率

在system_gd32f4xx.c中，需要根据实际使用的外部晶振频率修改__HXTAL的值，也就是HXTAL_VALUE的值，具体在gd32f4xx.h中修改。

#include "gd32f4xx.h"

/* system frequency define */
#define __IRC16M          (IRC16M_VALUE)            /* internal 16 MHz RC oscillator frequency */
#define __HXTAL           (HXTAL_VALUE)             /* high speed crystal oscillator frequency */
//#define __SYS_OSC_CLK     (__IRC16M)                /* main oscillator frequency */
//没有用到
#define __SYS_OSC_CLK     (__HXTAL)                /* main oscillator frequency */

/* 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)

gd32f4xx.h,实际使用的是8MHZ晶振，如果使用的是其他频率的晶振，需要对应修改。很多时候串口通信异常就是时钟频率不对导致的。如果上面的宏定义里面没有自己想要的频率，可以参考官方写好的时钟配置函数来设置PLL_M/PLL_N/PLL_P/PLL_Q。

#ifndef GD32F4XX_H
#define GD32F4XX_H

#ifdef cplusplus
 extern "C" {
#endif 

/* define GD32F4xx */
#if !defined (GD32F450)  && !defined (GD32F405) && !defined (GD32F407)
  /* #define GD32F450 */
  /* #define GD32F405 */
  /* #define GD32F407 */
#endif /* define GD32F4xx */
   
#if !defined (GD32F450)  && !defined (GD32F405) && !defined (GD32F407)
 #error "Please select the target GD32F4xx device in gd32f4xx.h file"
#endif /* undefine GD32F4xx tip */

/* define value of high speed crystal oscillator (HXTAL) in Hz */
#if !defined  (HXTAL_VALUE)
#define HXTAL_VALUE    ((uint32_t)8000000)
#endif /* high speed crystal oscillator value */

/* define startup timeout value of high speed crystal oscillator (HXTAL) */
#if !defined  (HXTAL_STARTUP_TIMEOUT)
#define HXTAL_STARTUP_TIMEOUT   ((uint16_t)0x0fff)//0x0800
#endif /* high speed crystal oscillator startup timeout */

3.2 时钟初始化

打开 __SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_8M_HXTAL 宏定义，也可以配置成168MHZ,根据实际情况来配置。系统默认选择的是内部时钟的那个宏定义。

说明： __SYS_OSC_CLK 这个宏定义改不改都没关系，没有用到这个宏。

/* system frequency define */
#define __IRC16M          (IRC16M_VALUE)            /* internal 16 MHz RC oscillator frequency */
#define __HXTAL           (HXTAL_VALUE)             /* high speed crystal oscillator frequency */
//#define __SYS_OSC_CLK     (__IRC16M)                /* main oscillator frequency */
//没有用到
#define __SYS_OSC_CLK     (__HXTAL)                /* main oscillator frequency */

/* 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)

#ifdef __SYSTEM_CLOCK_IRC16M
uint32_t SystemCoreClock = __SYSTEM_CLOCK_IRC16M;
static void system_clock_16m_irc16m(void);
#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_HXTAL)
uint32_t SystemCoreClock = __SYSTEM_CLOCK_HXTAL;
static void system_clock_hxtal(void);
#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_120M_PLL_IRC16M)
uint32_t SystemCoreClock = __SYSTEM_CLOCK_120M_PLL_IRC16M;
static void system_clock_120m_irc16m(void);
#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_120M_PLL_8M_HXTAL)
uint32_t SystemCoreClock = __SYSTEM_CLOCK_120M_PLL_8M_HXTAL;
static void system_clock_120m_8m_hxtal(void);
#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_120M_PLL_25M_HXTAL)
uint32_t SystemCoreClock = __SYSTEM_CLOCK_120M_PLL_25M_HXTAL;
static void system_clock_120m_25m_hxtal(void);
#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_168M_PLL_IRC16M)
uint32_t SystemCoreClock = __SYSTEM_CLOCK_168M_PLL_IRC16M;
static void system_clock_168m_irc16m(void);
#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_168M_PLL_8M_HXTAL)
uint32_t SystemCoreClock = __SYSTEM_CLOCK_168M_PLL_8M_HXTAL;
static void system_clock_168m_8m_hxtal(void);
#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_168M_PLL_25M_HXTAL)
uint32_t SystemCoreClock = __SYSTEM_CLOCK_168M_PLL_25M_HXTAL;
static void system_clock_168m_25m_hxtal(void);
#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_IRC16M)
uint32_t SystemCoreClock = __SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_IRC16M;
static void system_clock_200m_irc16m(void);
#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_8M_HXTAL)
uint32_t SystemCoreClock = __SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_8M_HXTAL;
static void system_clock_200m_8m_hxtal(void);
#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_25M_HXTAL)
uint32_t SystemCoreClock = __SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_25M_HXTAL;
static void system_clock_200m_25m_hxtal(void);

#endif /* __SYSTEM_CLOCK_IRC16M */

/* configure the system clock */
static void system_clock_config(void);

/*!
    \brief      setup the microcontroller system, initialize the system
    \param[in]  none
    \param[out] none
    \retval     none
*/
void SystemInit (void)
{
  /* FPU settings ------------------------------------------------------------*/
  #if (__FPU_PRESENT == 1) && (__FPU_USED == 1)
    SCB->CPACR |= ((3UL << 10*2)|(3UL << 11*2));  /* set CP10 and CP11 Full Access */
  #endif
  /* Reset the RCU clock configuration to the default reset state ------------*/
  /* Set IRC16MEN bit */
  RCU_CTL |= RCU_CTL_IRC16MEN;

  RCU_MODIFY
    
  /* Reset CFG0 register */
  RCU_CFG0 = 0x00000000U;

  /* Reset HXTALEN, CKMEN and PLLEN bits */
  RCU_CTL &= ~(RCU_CTL_PLLEN | RCU_CTL_CKMEN | RCU_CTL_HXTALEN);

  /* Reset PLLCFGR register */
  RCU_PLL = 0x24003010U;

  /* Reset HSEBYP bit */
  RCU_CTL &= ~(RCU_CTL_HXTALBPS);

  /* Disable all interrupts */
  RCU_INT = 0x00000000U;
         
  /* Configure the System clock source, PLL Multiplier and Divider factors, 
     AHB/APBx prescalers and Flash settings ----------------------------------*/
  system_clock_config();
}

在SystemInit()函数最后调用时钟配置函数 system_clock_config()，外部晶振为无源晶振。

#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_8M_HXTAL)
/*!
    \brief      configure the system clock to 200M by PLL which selects HXTAL(8M) as its clock source
    \param[in]  none
    \param[out] none
    \retval     none
*/
static void system_clock_200m_8m_hxtal(void)
{
    uint32_t timeout = 0U;
    uint32_t stab_flag = 0U;
    
    /* enable HXTAL */
    RCU_CTL |= RCU_CTL_HXTALEN;

	//HXTAL_STARTUP_TIMEOUT 默认为0x0800，需要加大等待晶振稳定的时长，改为0x0fff
    /* wait until HXTAL is stable or the startup time is longer than HXTAL_STARTUP_TIMEOUT */
    do{
        timeout++;
        stab_flag = (RCU_CTL & RCU_CTL_HXTALSTB);
    }while((0U == stab_flag) && (HXTAL_STARTUP_TIMEOUT != timeout));

    /* if fail */
    if(0U == (RCU_CTL & RCU_CTL_HXTALSTB)){
        while(1){
        }
    }
         
    RCU_APB1EN |= RCU_APB1EN_PMUEN;
    PMU_CTL |= PMU_CTL_LDOVS;

    /* HXTAL is stable */
    /* AHB = SYSCLK */
    RCU_CFG0 |= RCU_AHB_CKSYS_DIV1;
    /* APB2 = AHB/2 */
    RCU_CFG0 |= RCU_APB2_CKAHB_DIV2;
    /* APB1 = AHB/4 */
    RCU_CFG0 |= RCU_APB1_CKAHB_DIV4;

    /* Configure the main PLL, PLL_M = 8, PLL_N = 400, PLL_P = 2, PLL_Q = 9 */ 
    RCU_PLL = (8U | (400U << 6U) | (((2U >> 1U) - 1U) << 16U) |
                   (RCU_PLLSRC_HXTAL) | (9U << 24U));

    /* enable PLL */
    RCU_CTL |= RCU_CTL_PLLEN;

    /* wait until PLL is stable */
    while(0U == (RCU_CTL & RCU_CTL_PLLSTB)){
    }
    
    /* Enable the high-drive to extend the clock frequency to 200 Mhz */
    PMU_CTL |= PMU_CTL_HDEN;
    while(0U == (PMU_CS & PMU_CS_HDRF)){
    }
    
    /* select the high-drive mode */
    PMU_CTL |= PMU_CTL_HDS;
    while(0U == (PMU_CS & PMU_CS_HDSRF)){
    } 
    
    /* select PLL as system clock */
    RCU_CFG0 &= ~RCU_CFG0_SCS;
    RCU_CFG0 |= RCU_CKSYSSRC_PLLP;

    /* wait until PLL is selected as system clock */
    while(0U == (RCU_CFG0 & RCU_SCSS_PLLP)){
    }
}

避坑指南：在使用GD32F450的时候，时钟配置时，等待外部时钟稳定，HXTAL_STARTUP_TIMEOUT，这个宏默认为0x0800，有时候外部晶振在这个超时时间内没有稳定，会导致程序卡死。我这边将这个宏定义修改为0x0FFF,超时时间延长一倍，等待外部晶振稳定。

在gd32f4xx.h中修改HXTAL_STARTUP_TIMEUP这个宏的值，默认为0x0800。

/* define GD32F4xx */
#if !defined (GD32F450)  && !defined (GD32F405) && !defined (GD32F407)
  /* #define GD32F450 */
  /* #define GD32F405 */
  /* #define GD32F407 */
#endif /* define GD32F4xx */
   
#if !defined (GD32F450)  && !defined (GD32F405) && !defined (GD32F407)
 #error "Please select the target GD32F4xx device in gd32f4xx.h file"
#endif /* undefine GD32F4xx tip */

/* define value of high speed crystal oscillator (HXTAL) in Hz */
#if !defined  (HXTAL_VALUE)
#define HXTAL_VALUE    ((uint32_t)8000000)
#endif /* high speed crystal oscillator value */

/* define startup timeout value of high speed crystal oscillator (HXTAL) */
#if !defined  (HXTAL_STARTUP_TIMEOUT)
#define HXTAL_STARTUP_TIMEOUT   ((uint16_t)0x0fff)//0x0800
#endif /* high speed crystal oscillator startup timeout */

如果外部晶振使用的是有源晶振，需要修改函数system_clock_200m_8m_hxtal()，在函数最前面添加rcu_osci_bypass_mode_enable(RCU_HXTAL)函数。

#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_8M_HXTAL)
/*!
    \brief      configure the system clock to 200M by PLL which selects HXTAL(8M) as its clock source
    \param[in]  none
    \param[out] none
    \retval     none
*/
static void system_clock_200m_8m_hxtal(void)
{
    uint32_t timeout = 0U;
    uint32_t stab_flag = 0U;
	
	rcu_osci_bypass_mode_enable(RCU_HXTAL);//外部有源晶振
    
    /* enable HXTAL */
    RCU_CTL |= RCU_CTL_HXTALEN;

	//HXTAL_STARTUP_TIMEOUT 默认为0x0800，需要加大等待晶振稳定的时长，改为0x0fff
    /* wait until HXTAL is stable or the startup time is longer than HXTAL_STARTUP_TIMEOUT */
    do{
        timeout++;
        stab_flag = (RCU_CTL & RCU_CTL_HXTALSTB);
    }while((0U == stab_flag) && (HXTAL_STARTUP_TIMEOUT != timeout));

    /* if fail */
    if(0U == (RCU_CTL & RCU_CTL_HXTALSTB)){
        while(1){
        }
    }
         
    RCU_APB1EN |= RCU_APB1EN_PMUEN;
    PMU_CTL |= PMU_CTL_LDOVS;

    /* HXTAL is stable */
    /* AHB = SYSCLK */
    RCU_CFG0 |= RCU_AHB_CKSYS_DIV1;
    /* APB2 = AHB/2 */
    RCU_CFG0 |= RCU_APB2_CKAHB_DIV2;
    /* APB1 = AHB/4 */
    RCU_CFG0 |= RCU_APB1_CKAHB_DIV4;

    /* Configure the main PLL, PLL_M = 8, PLL_N = 400, PLL_P = 2, PLL_Q = 9 */ 
    RCU_PLL = (8U | (400U << 6U) | (((2U >> 1U) - 1U) << 16U) |
                   (RCU_PLLSRC_HXTAL) | (9U << 24U));

    /* enable PLL */
    RCU_CTL |= RCU_CTL_PLLEN;

    /* wait until PLL is stable */
    while(0U == (RCU_CTL & RCU_CTL_PLLSTB)){
    }
    
    /* Enable the high-drive to extend the clock frequency to 200 Mhz */
    PMU_CTL |= PMU_CTL_HDEN;
    while(0U == (PMU_CS & PMU_CS_HDRF)){
    }
    
    /* select the high-drive mode */
    PMU_CTL |= PMU_CTL_HDS;
    while(0U == (PMU_CS & PMU_CS_HDSRF)){
    } 
    
    /* select PLL as system clock */
    RCU_CFG0 &= ~RCU_CFG0_SCS;
    RCU_CFG0 |= RCU_CKSYSSRC_PLLP;

    /* wait until PLL is selected as system clock */
    while(0U == (RCU_CFG0 & RCU_SCSS_PLLP)){
    }
}

 3.3 时钟频率测试

可以使用rcu_clock_freq_get（）函数来获取时钟

//系统时钟测试
	SYS_clk = rcu_clock_freq_get(CK_SYS);//200000000
    AHB_clk = rcu_clock_freq_get(CK_AHB);//200000000
    APB1_clk = rcu_clock_freq_get(CK_APB1);//50000000
    APB2_clk =  rcu_clock_freq_get(CK_APB2);//100000000

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官网&#xff1a;http://www.quartz-scheduler.org/ 1&#xff09;job - 任务 - 你要做什么事&#xff1f; 2&#xff09;Trigger - 触发器 - 做什么事&#xff0c;什么时候触发&#xff0c;可以传入任务 3&#xff09;Scheduler - 任务调度 - 可以传入多个触发器进行任务调…
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ASUS/华硕天选Air 2021 FX516P系列 原厂win10系统

ASUS/华硕天选Air 2021 FX516P系列 原厂win10系统

安装后恢复到您开箱的体验界面&#xff0c;带原机所有驱动和软件&#xff0c;包括myasus mcafee office 奥创等。 最适合您电脑的系统&#xff0c;经厂家手调试最佳状态&#xff0c;性能与功耗直接拉满&#xff0c;体验最原汁原味的系统。 原厂系统下载网址&#xff1a;http:…
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Transformer教程之序列到序列模型（Seq2Seq）

Transformer教程之序列到序列模型（Seq2Seq）

在自然语言处理&#xff08;NLP&#xff09;的领域中&#xff0c;Transformer模型无疑是近年来最具革命性的方法之一。它的出现不仅大大提高了机器翻译、文本生成等任务的精度&#xff0c;还推动了整个深度学习研究的进步。本文将详细介绍Transformer模型中的序列到序列模型&am…
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【Linux】性能分析器 perf 详解（一）：简介、安装、stat命令演示

【Linux】性能分析器 perf 详解（一）：简介、安装、stat命令演示

1、简介 perf 是由 Linux 官方提供的系统性能分析工具 。它包含两部分： perf_events ，Linux 内核中的一个子系统perf 命令，用户空间的应用程序内核子系统 perf_events 提供了性能计数器（hardware performance counters）和性能事件的支持，它以事件驱动型的方式工作，通过…
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NVIDIA-NCCL下载资源分享，跳过Authenticator验证

NVIDIA-NCCL下载资源分享，跳过Authenticator验证

目录 Authenticator进入下载页面Download NCCL 2.22.3, for CUDA 12.5, June 18th, 2024Local installers (x86)Network installers (x86)Local installers (ARM)Network installers (ARM) Download NCCL 2.22.3, for CUDA 12.4, June 18th, 2024Local installers (x86)Network…
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如何实现高精度PCB切割？— 在线式激光切割机解决方案

如何实现高精度PCB切割？— 在线式激光切割机解决方案

在线式PCB精密激光切割机是一种专门用于电子行业中印刷电路板&#xff08;PCB&#xff09;切割的高精度设备。以下是关于在线式PCB精密激光切割机的详细信息和特点&#xff1a; 1. 工作原理&#xff1a; 在线式PCB精密激光切割机主要通过激光束的高能量密度对PCB板进行瞬时加热…
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