STM32F103系统时钟配置

时钟是单片机运行的基础，时钟信号推动单片机内各个部分执行相应的指令。时钟系统就是CPU的脉搏，决定CPU速率，像人的心跳一样 只有有了心跳，人才能做其他的事情，而单片机有了时钟，才能够运行执行指令，才能够做其他的处理 (点灯，串口，ADC)，时钟的重要性不言而喻。

一、STM32F103时钟介绍

STM32F103本身十分复杂，外设非常多 但我们实际使用的时候只会用到有限的几个外设，使用任何外设都需要时钟才能启动，但并不是所有的外设都需要系统时钟那么高的频率，为了兼容不同速度的设备，有些高速，有些低速，如果都用高速时钟，势必造成浪费 并且，同一个电路，时钟越快功耗越快，同时抗电磁干扰能力也就越弱，所以较为复杂的MCU都是采用多时钟源的方法来解决这些问题。所以便有了STM32F103的时钟系统和时钟树。

1.1 系统时钟

系统时钟（SYSCLK）有多种选择，图中左边的部分就是设置系统时钟使用那个时钟源；

• HSI振荡器时钟：HSI是高速内部时钟，RC振荡器，频率为8MHz，精度不高；
• HSE振荡器时钟：HSE是高速外部时钟，可接石英/陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，频率范围为4MHz~16MHz；
• PLL时钟；其时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或者HSE/2。倍频可选择为2~16倍，但是其输出频率最大不得超过72MHz；

系统时钟的右边，则是系统时钟通过AHB预分频器，给相对应的外设设置相对应的时钟频率.

从左到右可以简单理解为 各个时钟源--->系统时钟来源的设置--->各个外设时钟的设置。

在我们使用的STM32F103F103开发板中：

• OSC32_IN、OSC32_OUT连接了32.768kHz的晶振，用于给RTC提供时钟信号；
• OSC_IN、OSC_OUT连接了8MHz的晶振，作为系统时钟的来源。

Keil编写程序是默认的时钟为72Mhz，其实是这么来的：

• 外部晶振(HSE)提供的8MHz通过PLLXTPRE分频器后；
• 进入PLLSRC选择开关；
• 进而通过PLLMUL锁相环进行倍频（x9）后，为系统提供72MHz的系统时钟（SYSCLK）；
• 之后是AHB预分频器对时钟信号进行分频，然后为低速外设提供时钟。

1.2 USB时钟

STM32F103中有一个全速功能的USB模块，其串行接口引擎需要一个频率为48MHz的时钟源。该时钟源只能从PLL输出端获取（唯一的），可以选择为1.5分频或者1分频，也就是，当需要使用USB模块时，PLL必须使能，并且时钟频率配置为48MHz或72MHz。

1.3 时钟输出到外部

STM32F103可以选择一个时钟信号输出到MCO脚(PA8)上，可以选择为PLL输出的2分频、HSI、HSE、或者系统时钟。可以把时钟信号输出供外部使用。

1.4 外设时钟

系统时钟通过AHB分频器给外设提供时钟，AHB分频器可选择1、2、4、8、16、64、128、256、512分频。其中AHB分频器输出的时钟送给如下模块使用：

• SDIO;
• FSMC;
• 内核总线：送给AHB总线、核心存、储器和DMA使用的HCLK时钟。；
• Tick定时器：通过8分频后送给Cortex的系统定时器时钟;
• 直接送给Cortex的空闲运行时钟FCLK；
• APB1外设：送给APB1分频器。APB1分频器可选择1、2、4、8、16分频；
  • 其输出一路供APB1外设使用(PCLK1，最大频率36MHz)；
  • 另一路送给通用定时器使用。该倍频器可选择1或者2倍频，时钟输出供定时器2-7使用；
• APB2外设：送给APB2分频器。APB2分频器可选择1、2、4、8、16分频：
  • 其输出一路供APB2外设使用(PCLK2，最大频率72MHz)；
  • 另一路送给高级定时器。该倍频器可选择1或者2倍频，时钟输出供定时器1和定时器8使用；
  • 另外APB2分频器还有一路输出供ADC分频器使用，分频后送给ADC模块使用。ADC分频器可选择为2、4、6、8分频。；
• 经过2分频送至SDIO的AHB

需要注意的是，如果APB预分频器分频系数是1，则定时器时钟频率 (TIMxCLK) 为PCLKx。否则，定时器时钟频率将为APB域的频率的两倍：TIMxCLK = 2xPCLKx。

1.4.1 APB1和APB2的对应外设

APB1上面连接的是低速外设，包括电源接口、备份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、USART2、USART3、UART4、UART5、SPI2、SP3等；

而APB2上面连接的是高速外设，包括UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、ADC3、所有的普通I/O口（PA-Pg）、第二功能I/O（AFIO）口等。

二、时钟相关寄存器

2.1 时钟控制寄存器（RCC_CR）

2.2 时钟配置寄存器（RCC_CR）

2.3 时钟中断寄存器（RCC_CIR）

2.4 APB2外设复位寄存器（RCC_APB2RSTR)）

2.5 APB1外设复位寄存器（RCC_APB1RSTR)）

2.6 AHB外设使能寄存器（RCC_AHBENR）

2.7 APB2外设时钟使能寄存器（RCC_APB2ENR）

2.8 APB1外设时钟使能寄存器（RCC_APB1ENR）

三、时钟配置源码

3.1 RCC_TypeDeff

RCC寄存器结构RCC_TypeDeff，在文件stm32f10x_map.h中定义如下：

/*------------------------ Reset and Clock Control ---------------------------*/
typedef struct
{
  vu32 CR;	     // 时钟控制寄存器 ；
  vu32 CFGR;	 // 时钟配置寄存器 ；
  vu32 CIR;		 // 时钟中断寄存器 ；
  vu32 APB2RSTR; // APB2外设复位寄存器 ；
  vu32 APB1RSTR; // APB1外设复位寄存器 ；
  vu32 AHBENR;	 // AHB外设时钟使能寄存器 ；
  vu32 APB2ENR;	 // APB2外设时钟使能寄存器 ；
  vu32 APB1ENR;	 // APB1外设时钟使能寄存器 ；
  vu32 BDCR;	 // 备份域控制寄存器 ；
  vu32 CSR;		 // 控制/状态寄存器 ；
} RCC_TypeDef;

#define RCC_BASE              (AHBPERIPH_BASE + 0x1000)

#ifdef _RCC
  #define RCC                 ((RCC_TypeDef *) RCC_BASE)
#endif /*_RCC */

在第二节中我们已经对RCC_TypeDef结构体中定义的大部分结构体进行了详细的介绍，那么我们如何编码去初始化这些寄存器呢？

3.2 RCC初始化

这里我们采用HSE作为系统时钟输出，正常使用的时候也都是使用外部时钟。其初始化流程如下：

（1）

参考文章

[1] STM32F103时钟系统讲解

[2] Mini2440裸机开发之系统时钟配置