STM32F4步步为营二：系统时钟

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STM32F429 Discovery开发板，集成了ST_LINK2和2.4寸的TFT  LCD彩屏，可以为学习开发带来不少的方便。此外，还有64Mbits SDRAM，ST MEMS，LED，按键及USB OTG  micro-B接口。本文将介绍STM32F4的系统时钟编程。
        系统时钟，单片机的时钟好比人们的心脏的脉波,没有脉了人就完了。同样,单片机没有系统时钟了基本上就是废片一块。
        STM32F429的时钟必须搞明白才能编程为我所用。
        以下是系统时鈡的框图：
              
        看上去很复杂。现在一点一点的剖释。SYSCLK有三种不同的时钟可以驱动

       

• HIS内部高速时钟       
  
• HSE外部高速时钟       
  
• PLL
  

        还有两个辅助的时钟源，分别是

       

• LSI内部RC低速时钟32KHz主要驱动内部看门狗和RTC电路       
  
• LSE外部RC低速时钟32.768主要用于驱动RTC时钟
  

        大部分外设都在SYSCLK下工作。除了以下一些时钟：

       

• • USB OTG FS 时钟 (48 MHz)、random analog generator (RNG)时钟(<= 48 MHz)和SDIO时钟 (<= 48 MHz)来自PLL的输出PLL48CLK       
  
• I2S clock，可以从PLL（PLLI2S）或者一个映射到I2S_CKIN管脚的外部时钟得到。       
  
• SAI1 clock，可以从PLL (PLLSAI or PLLI2S)或从外部时钟映射管脚I2S_CKIN得到。PLLSAI 能被用作SAI1设备的时钟，在这种情况下PLLI2S可以被用作另外的音频(49.152 MHz or11.2896 MHz),并且两个频率同时发生。       
  
• LTDC clock，LTDC时钟从PLL (PLLSAI)产生。       
  
• The USB OTG HS (60 MHz) 时钟是由外部PHY提供的。       
  
• The Ethernet MAC clocks (TX, RX and RMII) 时钟是由外部PHY提供的。当Ethernet被用的时候AHB时钟必须达到25MHZ
  

        要想平时顺利操作时钟，就必须了解几个寄存器：

        其中一个是RCC PLL配置寄存器RCC_PLLCFGR（RCC PLL configuration register），其控制着频率的生成。

       

• • f(VCO clock) = f(PLL clock input) × (PLLN / PLLM)       
  
• • f(PLL general clock output) = f(VCO clock) / PLLP       
  
• • f(USB OTG FS, SDIO, RNG clock output) = f(VCO clock) / PLLQ
  

        大家看到上边的公式，也许会发愁，这是怎么回事，其实只要细细研究下就会非常明白：

        RCC_PLLCFGR寄存器如下：

       

• Bits（27：24）： PLLQ， USB OTG FS、SDIO 和隨机数字发生器的分频值，在PLL无效时才能改写。USB OTG FS需要48 MHz 时钟才能正确工作. SDIO和隨机数字发生器需要比48MHz小或者等于48MHz时才能工作。Bits（27:24）值为2到15。       
  
• Bit 22：PLLSRC，主PLL(PLL) 和音频PLL (PLLI2S) 的时钟源。当PLL和PLLI2S没使能的情况下可改写，0为内部高速时钟被选择；1为外部晶振时钟被选择。       
  
• Bits（17:16）：PLLP，主PLL (PLL) 分频为系统时钟的分频值。当PLL没有使能时改写。注意该值不应超过180MHz，PLL 输出时钟 = VCO 频率 / PLLP （PLLP = 2, 4, 6, or 8）。       
  
• Bits（14:6）：PLLN，主PLL (PLL)乘积因子，VCO的乘积因子，可以软件清除和设置。这个只有两种选项192MHzt和432MHz，输入频率最小为1MHzVCO output frequency = VCO input frequency × PLLN with 192 MHz或432MHz。       
  
• Bits（5:0）：PLLM，主 PLL (PLL) 和音频PLL (PLLI2S) 输入时钟的分频因子，这个是保证在输入VCO的频率在1到2MHz之间，它的值为2到63。VCO input frequency = PLL input clock frequency / PLLM with （2－63）
  

        另一个寄存器是：RCC时钟控制 寄存器RCC_CR（RCC clock control register )

       

• Bit29：PLLSAIRDY，PLLSAI 时钟锁定标志       
  
• Bit28：PLLISAION，PLLSAI有效       
  
• Bit27：PLLI2SRDY，PLLI2S准备好标志       
  
• Bit26：PLLI2SON，PLLI2S 有效       
  
• Bit25：PLLRDY，主PLL (PLL) clock 准备好标志       
  
• Bit24：PLLON，主PLL (PLL)使能
  

        还有一个寄存器是：RCC时钟配置寄存器RCC_CFGR（RCC clock configuration register）

        里边有APB1，APB2，AHB 各个总线的分频因子。

        由此，我们不难读懂如下函数：

        static void SetSysClock(void)    {    /******************************************************************************    * PLL (clocked by HSE) used as System clock source *    ******************************************************************************/    __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;    #ifdef PLL_SOURCE_HSI //如果时钟源定义为内部低速时钟           RCC-&gtLLCFGR = PLL_M | (PLL_N << 6) | (((PLL_P >> 1) -1) << 16) |(RCC_PLLCFGR_PLLSRC_HSI) | (PLL_Q << 24);    #else           RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON); //定义时钟源为内部高速时钟    #ifdef PLL_SOURCE_HSE_BYPASS //如果定义外部时钟为 BYPASS模式           RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEBYP);    #endif         do        {             HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;             StartUpCounter++;        } while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));//等待外部时钟稳定      if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)      {        HSEStatus = (uint32_t)0x01;      }      else      {        HSEStatus = (uint32_t)0x00;      }      if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)      {        //如果外部时钟稳定就开始配置主时钟        RCC-&gtLLCFGR = PLL_M | (PLL_N << 6) | (((PLL_P >> 1) -1) << 16) |                      (RCC_PLLCFGR_PLLSRC_HSE) | (PLL_Q << 24);      }        else      {        //否则就表示外部时钟出了问题，用户可以自己加些代码处理这个问题      }    #endif        //设置系统频率为180MHZ    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN;        PWR->CR |= PWR_CR_VOS;    //设置HCLK频率    RCC->CFGR |= RCC_CFGR_HPRE_DIV1;        //设置PCLK2 = HCLK / 2        RCC->CFGR |= RCC_CFGR_PPRE2_DIV2;         //设置PCLK1 = HCLK / 4        RCC->CFGR |= RCC_CFGR_PPRE1_DIV4;        //使能PLL        RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;       //等待PLL准备好        while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)        {        }        //设置扩展时钟为180MHZ        PWR->CR |= PWR_CR_ODEN;        while((PWR->CSR & PWR_CSR_ODRDY) == 0)        {        }        PWR->CR |= PWR_CR_ODSWEN;        while((PWR->CSR & PWR_CSR_ODSWRDY) == 0)        {        }         //设置FLASH，预取指令缓冲和数据缓冲和等待状态         FLASH->ACR = FLASH_ACR_PRFTEN | FLASH_ACR_ICEN |FLASH_ACR_DCEN |FLASH_ACR_LATENCY_5WS;        //选取主PLL时钟为系统时钟源         RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));        RCC->CFGR |= RCC_CFGR_SW_PLL;    //等待时钟稳定        while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS ) != RCC_CFGR_SWS_PLL);        {        }    }       

       

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