006 - RCC时钟树（一）时钟树内容

news2024/10/6 6:43:17

006 - RCC时钟树（一）时钟树内容

本节内容一定要结合RCC时钟树和官方手册学习，如果看不明白的话，建议看一下野火官方的教程，火哥讲这节讲的很详细，看一遍基本就能理解了。

上节内容中分析了启动代码，在启动代码中看到开发板上电后，会先执行Reset_Handler复位程序，里面会调用SystemInit程序

; Reset handler
Reset_Handler    PROC
                 EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]
        IMPORT  SystemInit
        IMPORT  __main
                 LDR     R0, =SystemInit				;此处调用了SystemInit,此函数的实现实在system_stm32f4xx.c中
                 BLX     R0
                 LDR     R0, =__main
                 BX      R0
                 ENDP

SystemInit函数原型

/**
  * @brief  Setup the microcontroller system
  *         Initialize the Embedded Flash Interface, the PLL and update the 
  *         SystemFrequency variable.
  * @param  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 RCC clock configuration to the default reset state ------------*/
    /* Set HSION bit */
    RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;
    /* Reset CFGR register */
    RCC->CFGR = 0x00000000;
    /* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */
    RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;
    /* Reset PLLCFGR register */
    RCC->PLLCFGR = 0x24003010;
    /* Reset HSEBYP bit */
    RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;
    /* Disable all interrupts */
    RCC->CIR = 0x00000000;
    #if defined(DATA_IN_ExtSRAM) || defined(DATA_IN_ExtSDRAM)
    	SystemInit_ExtMemCtl(); 
    #endif /* DATA_IN_ExtSRAM || DATA_IN_ExtSDRAM */       
    /* Configure the System clock source, PLL Multiplier and Divider factors, 
     AHB/APBx prescalers and Flash settings ----------------------------------*/
    SetSysClock();
    /* Configure the Vector Table location add offset address ------------------*/
    #ifdef VECT_TAB_SRAM
    	SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM */
    #else
    	SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH */
    #endif
}

在这里插入图片描述

stm32时钟树

1、HSE时钟

HSE：High Speed External Clock Signal，外部高速时钟。一般来源为有源晶振或无源晶振，其中有源晶振频率可以达到1-50M，而无源晶振频率在4-26M之间。在429芯片上，通过OSC_OUT和OSC_IN两个引脚输入。我用的野火F429开发板使用的是无源晶振（25MHz），启用HSE需要在RCC时钟控制器（RCC_CR）中将HSE_ON置位，如果此位未写1，则系统默认启动HSI时钟

2、HSI时钟

HSI：High Speed Internal Clock Signal，内部高速时钟，当设置使用HSE后，如果HSE发生故障没有起振，系统会自动切换到HSI，等到HSE启动成功后，则会切换回HSE，429的HSI是集成到芯片内部，频率为16HHz。启用HSI需要在RCC时钟控制器（RCC_CR）中将HSI_ON置位（未选择启用HSE或者HSE故障时，系统会强制启动，所以实际此位不用操作）。

3、PLL锁相环

不论是HSE还是HSI时钟，作为系统时钟来说远远不够，而外部晶振频率越高，其功耗也会增加，且误差也会增大，因此需要经过一系列操作，将HSE或HSI经过分频因子M分频后，在通过倍频因子N，之后在经过分频因子P，最后计算出锁相环时钟PLLCLK。
$P LL C L K = (H SE / M) * N / P$
在这里插入图片描述
锁相环通过RCC_PLLCFGR中PLLSRC寄存器进行配置，写0：选择HSI时钟作为PLL和PLLI2S时钟输入，写1：选择HSE振荡器作为PLL和PLLI2S时钟输入。

M：主PLL和PLLI2S输入时钟分频系数，通过PLLM寄存器进行配置，可选配置数值可以从2-63；

在这里插入图片描述

这里需要注意在官方手册中，关于M的配置中有提示项，建议将VCO输入控制在1M-2M之间，因此此处M我们设置在选择为25，计算后25M/25 = 1MHz;

N：用于控制VCO的主PLL的倍频系数,通过PLLN寄存器配置，可选配置数值为2-432

在这里插入图片描述

这里官方提示VCO输出频率应该介于192-432MHz之间，后续计算方便，选择配置为360。

P：主系统时钟的主PLL分频系数
在这里插入图片描述

官方提示最终输出频率上限不能超过180MHz，因此这里选择分频因子p的值为2。

在以上数据选择完后，经过计算，最终PLLCLK的值为180MHz。
$P LL C L K = 25/25 * /360/2 = 180 M Hz$

4、系统时钟

在这里插入图片描述

SYSCLK，在429中，系统时钟最高为180MHz，F407最高为168MHz，其来源主要由HSI、HSE以及PLLCLK提供，当HSE以及PLLCLK发生故障时，硬件强制会自动强制使用HSI为SYSCLK提供时钟，此时系统运行将特别慢。此项选择由RCC时钟配置寄存器RCC_CFGR中SW位1:0选择可选配置如下：

00：选择由HSI振荡器作为系统时钟；
01：选择由HSE振荡器作为系统时钟；
10：选择由PLL作为i系统时钟
11：不选择。

这里由于配置了锁相环（PLLCLK），则选择配置为10。

在这里插入图片描述

HCLK时钟

HCLK：AHB高速总线时钟，在F429中频率最高为180MHz，其主要为AHB总线外设、系统定时器（Systick）、内核（FCLK）提供时钟。可配置为不分频/2/4/8/16/64/128/258/512分频。

在这里插入图片描述

PCLK1时钟

APB低速预分频器，最高为45MHz，主要为APB1总线外设提供时钟，2倍频后为APB1总线的定时器提供时钟，最大可达到90MHz。由RCC_CFGR时钟配置寄存器PPRE1位控制。可配置为不分频/2/4/8/16分频。

在这里插入图片描述

PCLK2时钟

APB高速预分频器，最高为90MHz，主要为APB2总线外设提供时钟，2倍频后为APB1总线的定时器提供时钟，最大可达到180MHz。由RCC_CFGR时钟配置寄存器PPRE2位控制。可配置为不分频/2/4/8/16分频。

在这里插入图片描述

在时钟树中，看到除了P之外，还有两个分频因子Q和R，其中Q主要为PLL48CK提供时钟，主要用于全速USB和随机数发生器以及SDIO提供时钟。

而R主要是在F446芯片中使用到，这里不做说明。

5、其他时钟

RTC时钟

RTC：为芯片内部的RTC提供时钟，来源于HSE_RTC（HSE分频得到）、LSE（外部32.768KHz晶振提供）、LSI（32KHz），由RCC备份域控制寄存器RCC_BDCR：RTCSEL位控制。

在这里插入图片描述

后面学到的看门狗时钟IWDGCLK就是由LSI提供的。

I2S时钟

由外部引脚I2S_CKIN或者PLLI2SCLK提供。

以太网PHY时钟

F429中没有集成PHY，所以只能外接PHY，野火F429上外接的是LAN8720，大小为50MHz。这里研究了一下野火的原理图，看到PHY芯片是由一个外部25MHz的晶振提供时钟，进入PHY芯片后，经过2倍频变为50HMz，在经过PA1引脚输入429中。

USB PHY时钟

同样429中没有集成PHY，野火上外接的是USB33000，USB PHY就由USB33000提供。

MCO时钟输出

MCO是将控制器的时钟通过外部的引脚输出，可以给外部设备提供时钟，在429上引脚为MCO1为PA8，由HSI、LSE、HSE、PLLCLK提供，MCO2为PC9，由HSE、PLLCLK、SYSCLK、PLLI2SCLK提供。这里可以通过MCO输出时钟到PHY芯片，可以省掉PHY所需的晶振，节约成本。软件中设置MCO输出后，可用示波器检测系统时钟是否配置正确。

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