GD32F4时钟配置

news2024/10/7 0:36:44

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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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…

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…

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…