CH32V003的时钟配置

要让CH32V003正常工作，首先要对它的时钟源进行配置。CH32V003的最高工作频率为48MHz，因此给它的主时钟频率最大不能超过48MHz。实际上，通常会使用频率较低的晶振，以降低外部电磁干扰，然后再通过内部倍频的方式把主时钟频率提高。根据管方手册给出的数据，外部晶振的频率范围是4~25MHz，一般情况下可使用24MHz晶振，然后经内部PLL进行2倍频，把主时钟工作频率设置为48MHz。
要对CH32V003的时钟进行配置，必须要了解它的时钟结构，先来看一下它的时钟结构图，如下图所示。

从上图中可以看到，CH32V003的时钟源主要有三个，即内部低速时钟（LSI）、内部高速时钟（HSI）和外部高速时钟（HSE）。
内部低速时钟是芯片内部RC振荡器产生的约128KHz时钟信号，它可以在停机或待机模式下保持运行，为RTC时钟、独立看门狗和唤醒单元等提供一个时钟基准。
内部高速时钟是芯片内部RC振荡器产生的24MHz时钟信号，它的启动时间很短，能够在不需要任何外部器件的条件下为整个系统提供时钟。此外，在外部晶体振荡器失效时，HSI时钟会被作为备用时钟源（时钟安全系统）。
外部高速时钟是通过外部石英晶体或陶瓷谐振器产生的高速时钟，它也可以由外部振荡器直接送入，为系统提供更为精确的时钟源。外部高速时钟的频率限定在4-25MHz之间。

从上图中还可以看出，系统时钟（SYSCLK）除了可以取HSI和HSE之外，还可以取自PLL时钟的输出。而PLL时钟可来自HSI或HSE，并且输出是它们的2倍频。这就表明，系统时钟的最高频率48MHz只能来自于PLL时钟，且输入PLL的时钟为24MHz。部分单元设置了时钟使能端，置1时使能时钟，置0时禁止时钟。

在上图中，AHB时钟（HCLK）可直接取自系统时钟（SYSCLK），也可取自系统时钟的分频（2~256分频），由时钟配置寄存器0（RCC_CFGR0）来确定，默认不分频（直接取SYSCLK）。AHB时钟可以提供给片内的FLASH单元、FCLK单元、内核定时器（可选8分频）、SRAM及DMA单元、AHB外设单元、定时器2、定时器1、ADC单元（可选2~128分频）和窗口看门狗单元（经4096分频）。

另外，从图中还可看出，SYSCLK、HSI、HSE及PLLCLK四个时钟，还可以通过MCO引脚（复用在PC4）进行输出，以供外部检测使用。

下表给出了与时钟配置相关的寄存器信息，一共有9个。

先来看时钟控制寄存器R32_RCC_CTLR，下面是它的全部位结构。

（1）第31~26位及其后的23~20、2均为保留位。
（2）第25位（PLLRDY）为PLL 时钟就绪锁定标志位。该位为只读属性，当PLL时钟锁定（稳定）后由硬件置1。该位复位值为0。
（3）第24位（PLLON）为PLL 时钟使能控制位。置1时使能PLL时钟，置0时关闭PLL时钟。在芯片进入待机低功耗模式后，该位由硬件自动清零。该位复位值为0。
（4）第19位（CSSON）为时钟安全系统使能控制位。置1时使能时钟安全系统，置0时关闭时钟安全系统。在使能时，当HSE时钟准备好（即HSERDY位置1时），硬件将开启对HSE的时钟监测功能。当发现HSE时钟异常时会触发CSSF标志及NMI 中断。当HSE时钟没有准备好时，硬件会关闭对HSE的时钟监测功能。该位复位值为0。
（5）第18位（HSEBYP）为外部高速晶体旁路控制位。置1时外部高速晶体或陶瓷谐振器被旁路，置0时不旁路，该位要在第16位HSEON为0的情况下才允许写入。该位复位值为0，一般在使用外部有源晶振时，需要把该位置1。
（6）第17位（HSERDY）为外部高速晶体振荡HSE稳定就绪标志位。该位为只读属性，当HSE稳定后由硬件置1，为0时表示HSE还未稳定。在第16位HSEON置0后，该位需要6个HSE周期才能自动清零。该位复位值为0。
（7）第16位（HSEON）为外部高速晶体振荡HSE使能控制位。置1时使能HSE振荡器，置0时关闭HSE振荡器。芯片进入待机低功耗模式后，该位由硬件清零。该位复位值为0。
（8）第15~8位（HSICAL）为内部高速时钟HSI的校准值，在系统启动时被自动初始化。该值不允许用户修改，为只读属性。
（9）第7~3位（HSITRIM）为内部高速时钟HSI的调整值。该调整值叠加到HSICAL（第15~8位）的数值上，可根据电压和温度的变化调整内部高速RC振荡器的频率。复位值为16，每个步长的调整变化率约为60KHz，可以把HSI调整到24MHz±1%的精度 。
（10）第1位（HSIRDY）为内部高速时钟HSI振荡稳定就绪标志位，该位为只读属性，当HSI稳定后由硬件置1，为0时表示HSI还未稳定。在第0位HSION置0后，该位需要6个HSI周期才能自动清零。该位复位值为1。
（11）第0位（HSION）为内部高速时钟HSI使能控制位。置1时使能HSI振荡器，置0时关闭HSI振荡器。当芯片从待机模式返回或用作系统时钟的外部振荡器HSE发生故障时，该位会由硬件自动置1来启动内部24MHz的RC振荡器。该位复位值为1。

接下来看第0号时钟配置寄存器RCC_CFGR0，下面是它的全部位结构。

（1）第31~27位及其后的23~17、10~8均为保留位。
（2）第26~24位（MCO）为MCO引脚时钟输出控制选择位。这三位的值为000时不输出时钟，为100时选择系统时钟（SYSCLK）输出，为101时选择HSI时钟输出，为110时选择HSE时钟输出，为111时选择PLL时钟输出 。复位值为000。
（3）第16位（PLLSRC）为PLL输入时钟源选择位。该位在PLL关闭时才可写入，置1时选择不分频的HSE时钟，置0时选择不分频的HSI时钟。该位复位值为0。
（4）第15~11位（ADCPRE）为ADC时钟来源预分频控制选择位，复位值为0。这五位值与分频系数的具体对应关系如下所示。注意，ADC时钟最高频率不能超过24MHz。

（5）第7~4位（HPRE）为AHB时钟来源预分频控制选择位。这四位的值为0x0时表示不分频，值从0x1到0x7分别对应2~8分频（连续），值从0x8到0xF分别对应2~256分频（2倍）。当AHB时钟来源的预分频系数大于1时，必须开启预取缓冲器。复位值为0x02（即3分频）。
（6）第3、2两位（SWS）为系统时钟状态值。该值由硬件提供，为只读属性。这两位的值为00时表明当前系统时钟是HSI，为01时表明当前系统时钟是HSE，为10时表明当前系统时钟是PLL。复位值为00。
（7）第1、0两位（SW）为系统时钟来源选择位。这两位的值为00时选择HSI作为系统时钟，为01时选择HSE作为系统时钟，为10时选择PLL作为系统时钟。在使能了时钟安全系统的情况下（即CSSON=1时），当芯片从待机和停止模式返回或用作系统时钟的外部振荡器HSE发生故障时，由硬件强制选择HSI作为系统时钟。复位值为00。

接下来是时钟中断寄存器RCC_INTR，下面是它的全部位结构。

（1）第31~24位及其后的22~21、17、15~13、9、6~5、1均为保留位。
（2）第23位（CSSC）为清除时钟安全系统中断标志位。置1时清除CSSF中断标志（第7位），置0时无动作。该位复位值为0。
（3）第20位（PLLRDYC）为清除PLL振荡器就绪中断标志位。置1时清除PLLRDYF中断标志（第4位），置0时无动作。该位复位值为0。
（4）第19位（HSERDYC）为清除HSE振荡器就绪中断标志位。置1时清除HSERDYF中断标志（第3位），置0时无动作。该位复位值为0。
（5）第18位（HSIRDYC）为清除HSI振荡器就绪中断标志位。置1时清除HSIRDYF中断标志（第2位），置0时无动作。该位复位值为0。
（6）第16位（LSIRDYC）为清除LSI振荡器就绪中断标志位。置1时清除LSIRDYF中断标志（第0位），置0时无动作。该位复位值为0。
（7）第12位（PLLRDYIE）为PLL就绪中断使能位。置1时使能PLL就绪中断，置0时关闭PLL就绪中断。该位复位值为0。
（8）第11位（HSERDYIE）为HSE就绪中断使能位。置1时使能HSE就绪中断，置0时关闭HSE就绪中断。该位复位值为0。
（9）第10位（HSIRDYIE）为HSI就绪中断使能位。置1时使能HSI就绪中断，置0时关闭HSI就绪中断。该位复位值为0。
（10）第8位（LSIRDYIE）为LSI就绪中断使能位。置1时使能LSI就绪中断，置0时关闭LSI就绪中断。该位复位值为0。
（11）第7位（CSSF）为时钟安全系统中断标志位。该位为只读属性，值为1时表示HSE时钟失效并产生时钟安全中断CSSI，值为0时表示无时钟安全系统中断。该位由硬件置位，由软件写1到CSSC位清除。该位复位值为0。
（12）第4位（PLLRDYF）为PLL时钟就绪中断标志位。该位为只读属性，值为1时表示PLL时钟锁定产生中断，值为0时表示无PLL时钟锁定中断。该位由硬件置位，由软件写1到PLLRDYC位清除。该位复位值为0。
（13）第3位（HSERDYF）为HSE时钟就绪中断标志位。该位为只读属性，值为1时表示HSE时钟就绪产生中断，值为0时表示无HSE时钟就绪中断。该位由硬件置位，由软件写1到HSERDYC位清除。该位复位值为0。
（14）第2位（HSIRDYF）为HSI时钟就绪中断标志位。该位为只读属性，值为1时表示HSI时钟就绪产生中断，值为0时表示无HSI时钟就绪中断。该位由硬件置位，由软件写1到HSIRDYC位清除。该位复位值为0。
（15）第0位（LSIRDYF）为LSI时钟就绪中断标志位。该位为只读属性，值为1时表示LSI时钟就绪产生中断，值为0时表示无LSI时钟就绪中断。该位由硬件置位，由软件写1到LSIRDYC位清除。该位复位值为0。

从以上描述可以看出，RCC_INTR寄存器的0~7位为中断标志（末尾字符F）， 8~12位为中断使能（末尾字符E），16~23位为清除标志（末尾字符C）。

接着看APB2外设复位寄存器RCC_APB2PRSTR， 下面是它的全部位结构。

（1）第31~15位及其后的13、10、8~6、3、1均为保留位。
（2）第14位（USART1RST）为USART1接口复位控制位。置1时复位USART1接口模块，置0时无动作。该位复位值为0。
（3）第12位（SPI1RST）为SPI1接口复位控制位。置1时复位SPI1接口模块，置0时无动作。该位复位值为0。
（4）第11位（TIM1RST）为定时器1复位控制位。置1时复位定时器1模块，置0时无动作。该位复位值为0。
（5）第9位（ADC1RST）为ADC1复位控制位。置1时复位ADC1模块，置0时无动作。该位复位值为0。
（6）第5位（IOPDRST）为PD端口复位控制位。置1时复位PD端口模块，置0时无动作。该位复位值为0。
（7）第4位（IOPCRST）为PC端口复位控制位。置1时复位PC端口模块，置0时无动作。该位复位值为0。
（8）第2位（IOPARST）为PA端口复位控制位。置1时复位PA端口模块，置0时无动作。该位复位值为0。
（9）第0位（AFIORST）为IO辅助功能复位控制位。置1时复位IO辅助功能模块，置0时无动作。该位复位值为0。

RCC_APB2PRSTR寄存器管理的是位于APB2区域的模块的复位，还有位于APB1区域的模块的复位管理，由APB1外设复位寄存器RCC_APB1PRSTR负责，下面是它的全部位结构。

（1）第31~29位及其后的27~22、20~12、10~1均为保留位。
（2）第28位（PWRRST）为电源接口复位控制位。置1时复位电源接口模块，置0时无动作。该位复位值为0。
（3）第21位（I2C1RST）为I2C1接口复位控制位。置1时复位I2C1接口模块，置0时无动作。该位复位值为0。
（4）第11位（WWDGRST）为窗口看门狗复位控制位。置1时复位窗口看门狗模块，置0时无动作。该位复位值为0。
（5）第0位（TIM2RST）为定时器2复位控制位。置1时复位定时器2模块，置0时无动作。该位复位值为0。

接下来看AHB外设时钟使能寄存器RCC_AHBPCENR，下面是它的全部位结构。

（1）第31~3位及其后的1均为保留位。
（2）第2位（SRAMEN）为SRAM接口时钟使能位。置1时表示在睡眠模式下SRAM接口模块时钟依然开启，置0时表示在睡眠模式下SRAM接口模块时钟被关闭。该位复位值为1。
（3）第0位（DMA1EN）为DMA1时钟使能位。置1时开启DMA1模块时钟，置0时关闭时钟。该位复位值为0。

RCC_AHBPCENR寄存器控制的是位于AHB区域模块的时钟，还有位于APB区域模块的时钟需要控制，分别由APB2外设时钟使能寄存器RCC_APB2PCENR和APB1外设时钟使能寄存器RCC_APB1PCENR来负责。先来看APB2外设时钟使能寄存器RCC_APB2PCENR，下面是它的全部位结构。

（1）第31~15位及其后的13、10、8~6、3、1均为保留位。
（2）第14位（USART1EN）为USART1接口时钟使能位。置1时开启USART1接口模块时钟，置0时关闭时钟。该位复位值为0。
（3）第12位（SPI1EN）为SPI1接口时钟使能位。置1时开启SPI1接口模块时钟，置0时关闭时钟。该位复位值为0。
（4）第11位（TIM1EN）为定时器1时钟使能位。置1时开启定时器1模块时钟，置0时关闭时钟。该位复位值为0。
（5）第9位（ADC1EN）为ADC1时钟使能位。置1时开启ADC1模块时钟，置0时关闭时钟。该位复位值为0。
（6）第5位（IOPDEN）为PD端口时钟使能位。置1时开启PD端口模块时钟，置0时关闭时钟。该位复位值为0。
（7）第4位（IOPCEN）为PC端口时钟使能位。置1时开启PC端口模块时钟，置0时关闭时钟。该位复位值为0。
（8）第2位（IOPAEN）为PA端口时钟使能位。置1时开启PA端口模块时钟，置0时关闭时钟。该位复位值为0。
（9）第0位（AFIOEN）为IO辅助功能时钟使能位。置1时开启IO辅助功能模块时钟，置0时关闭时钟。该位复位值为0。

接着看APB1外设时钟使能寄存器RCC_APB1PCENR，下面是它的全部位结构。

（1）第31~29位及其后的27~22、20~12、10~1均为保留位。
（2）第28位（PWREN）为电源接口时钟使能位。置1时开启电源接口模块时钟，置0时关闭时钟。该位复位值为0。
（3）第21位（I2C1EN）为I2C1接口时钟使能位。置1时开启I2C1接口模块时钟，置0时关闭时钟。该位复位值为0。
（4）第11位（WWDGEN）为窗口看门狗时钟使能位。置1时开启窗口看门狗模块时钟，置0时关闭时钟。该位复位值为0。
（5）第0位（TIM2EN）为定时器2时钟使能位。置1时开启定时器2模块时钟，置0时关闭时钟。该位复位值为0。

注意，当外设时钟没有启用时，软件不能读出这些外设对应寄存器的数值，返回的数值始终为0。

最后来看控制/状态寄存器RCC_RSTSCKR，下面是它的全部位结构。

（1）第31位（LPWRRSTF）为低功耗复位标志位。该位为只读属性，当发生了低功耗管理复位时由硬件置1，由软件写1到RMVF位（第24位）清除。该位复位值为0。
（2）第30位（WWDGRSTF）为窗口看门狗复位标志位。该位为只读属性，当发生了窗口看门狗复位时由硬件置1，由软件写1到RMVF位清除。该位复位值为0。
（3）第29位（IWDGRSTF）为独立看门狗复位标志位。该位为只读属性，当发生了独立看门狗复位时由硬件置1，由软件写1到RMVF位清除。该位复位值为0。
（4）第28位（SFTRSTF）为软件复位标志位。该位为只读属性，当发生了软件复位时由硬件置1，由软件写1到RMVF位清除。该位的复位值要根据实际情况来确定。
（5）第27位（PORRSTF）为上电/掉电复位标志位。该位为只读属性，当发生了上电/掉电复位时由硬件置1，由软件写1到RMVF位清除。该位的复位值要根据实际情况来确定。
（6）第26位（PINRSTF）为外部手动复位（NRST引脚）标志位。该位为只读属性，当发生了NRST引脚复位时由硬件置1，由软件写1到RMVF位清除。该位的复位值要根据实际情况来确定。
（7）第25位及其后的23~2位均为保留位。
（8）第24位（RMVF）为清除复位标志控制位。置1时清除所有复位标志，置0时无动作。该位复位值为0。
（9）第1位（LSIRDY）为LSI时钟稳定就绪标志位。该位为只读属性，当LSI稳定后由硬件置1。在第0位LSION置0后，该位需要3个LSI周期才能自动清零。该位复位值为0。
（10）第0位（LSION）为LSI时钟使能控制位。置1时使能内部128KHz的LSI振荡器，置0时关闭LSI振荡器。该位复位值为0。

以上详细描述时钟配置中使用到的寄存器，下面来总结一下：

1、系统时钟可选择来自HSI（默认），HSE及PLL，其中PLL可来自HSI及HSE，并进行2倍频。其时钟来源的选择通过配置RCC_CTLR寄存器和RCC_CFGR0寄存器来决定，分别如下：

（1）配置为HSI的24MHz模式，设置RCC_CTLR的第0位为1（默认值）开启HSI时钟，然后等待第1位变为1即可。如果有必要，可设置RCC_CTLR第3~7位进行频率补偿。

（2）配置为HSE的无源晶振频率模式，设置RCC_CTLR的第16位为1开启HSE时钟，然后等待第17位变为1即可。

（3）配置为HSE的有源晶振频率模式，设置RCC_CTLR的第18位为1启用旁路，然后设置RCC_CTLR的第16位为1开启HSE时钟，最后等待第17位变为1即可。

（4）配置为PLL频率模式，该模式的频率值为HSI或HSE原始频率的2倍频。分两种情况，当使用HSI作为输入时钟时，设置RCC_CTLR的第0位为1（默认值）开启HSI，然后设置设置RCC_CFGR0的第16位为0（默认值）以选择HSI，然后设置RCC_CTLR的第24位为1开启PLL，最后等待第25位变为1即可。当使用HSE作为输入时钟时，设置RCC_CTLR的第16位为1开启HSE，然后设置RCC_CFGR0的第16位为1以选择HSE，然后设置RCC_CTLR的第24位为1开启PLL，最后等待第25位变为1即可。当然，还有一种使用外部有源晶振时的PLL模式，只需要在最前面设置RCC_CTLR的第18位为1启用旁路就行，其余步骤不变。

需要注意的是，根据官方手册的建议，当时钟频率大于24MHz时，在配置完时钟之后，还需要配置一下FLASH的等待状态（FLASH_ACTLR寄存器第0位置1）。

2、系统时钟配置完成后，还可以通过读取RCC_CFGR0的第2、3两位的值，来判断系统时钟当前的选择状态。

3、系统时钟的频率只可能是内部24MHz、外部4~25MHz以及它们的2倍频值（PLL），无其他频率值。但芯片内各个模块的时钟可通过AHB来进行1~256的分频获得。也即系统时钟的最大值只能为PLL的48MHz，而其余时钟则可根据RCC_CFGR0寄存器中的第4~7位来进行分频，最小为256分频，最大为不分频。