[工学]第二节最小系统-时钟

[工学]第二节最小系统-时钟第二节最小系统最小系统最小系统指ARM能够运行所需要的最基本的条件包括：电源，时钟源，复位电路，调试接口，ARM处理器（自带128k闪存，16kSRAM）STM32F103VBT6电源时钟源复位电路调试电源芯片要求2.0~3.6V的操作电压(VDD)当主电源VDD关闭时，实时时钟(RTC)和备用寄存器可以从VBAT供电为提高转换精度，ADC可以有一个独立的电源供应，以不受PCB噪音的干扰电源方案电路由稳定的电源VDD供电●如果使用ADC，VDD的范围必须在2.4V到3.6V之间，否则为2V到3.6V●VDD引脚必须...

第二节最小系统最小系统最小系统指ARM能够运行所需要的最基本的条件包括：电源，时钟源，复位电路，调试接口，ARM处理器（自带128k闪存，16kSRAM）STM32F103VBT6电源时钟源复位电路调试电源芯片要求2.0~3.6V的操作电压(VDD)当主电源VDD关闭时，实时时钟(RTC)和备用寄存器可以从VBAT供电为提高转换精度，ADC可以有一个独立的电源供应，以不受PCB噪音的干扰电源方案电路由稳定的电源VDD供电●如果使用ADC，VDD的范围必须在2.4V到3.6V之间，否则为2V到3.6V●VDD引脚必须连接到带外部稳定电容的VDD电源。(5个100nF的陶瓷电容和一个钽电容(最小值4.7μF，典型值10μF))●VBAT引脚必须被连接到外部电池(1.8V 表示任意）时从UserFlash启动；当BOOT1:BOOT0=01时从SystemFlash启动；BOOT1:BOOT0=11时从SRAM启动AMBA总线片上总线标准种类繁多，而由ARM公司推出的AMBA片上总线受到了广大IP开发商和SoC系统集成者的青睐，已成为一种流行的工业标准片上结构。AMBA规范主要包括了AHB(AdvancedHighperformanceBus)系统总线和APB(AdvancedPeripheralBus)外围总线。二者分别适用于高速与相对低速设备的连接。时钟ICode总线该总线将Cortex-M3内核的指令总线与Flash指令接口相连接。指令预取在此总线上完成DCode总线该总线将Cortex-M3内核的DCode总线与闪存存储器的数据接口相连接(常量加载和调试访问)。系统总线连接内核的系统总线(外设总线)到总线矩阵，总线矩阵协调着内核和DMA间的访问。总线矩阵此总线矩阵由三个驱动部件(CPU的DCode、系统总线和DMA总线)和三个被动部件(闪存存储器接口、SRAM和AHB2APB桥)构成。AHB外设通过总线矩阵与系统总线相连，允许DMA访问各总线在不同时钟信号下工作，具有不同速度两个AHB/APB桥在AHB和2个APB总线间提供同步连接。APB1操作速度限于36MHz，APB2操作于全速(最高72MHz)。时钟信号来自何处？时钟在STM32中，有五个时钟源，为HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。①HSI是高速内部时钟，RC振荡器，频率为8MHz。②HSE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。③LSI是低速内部时钟，RC振荡器，频率为40kHz。④LSE是低速外部时钟，接频率为32.768kHz的石英晶体。⑤PLL为锁相环倍频输出，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。时钟三种不同的时钟源可被用来驱动系统时钟(SYSCLK)：􀁺HSI振荡器时钟􀁺HSE振荡器时钟􀁺PLL时钟时钟2种二级时钟源：􀁺约40kHz低速内部RC，可以用于驱动独立看门狗和RTC。RTC用于从停机/待机模式下自动唤醒系统。􀁺32.768kHz低速外部晶体也可用来驱动RTC(RTCCLK)。当不被使用时，任一个时钟源都可被独立地启动或关闭，由此优化系统功耗时钟用户可通过多个预分频器配置AHB、高速APB(APB2)和低速APB(APB1)域的频率。AHB和APB2域的最大频率是72MHZ。APB1域的最大允许频率是36MHZHSE时钟高速外部时钟信号(HSE)由以下两种时钟源产生：􀁺HSE外部晶体/陶瓷谐振器:一般为8M􀁺HSE用户外部时钟为了减少时钟输出的失真和缩短启动稳定时间，晶体/陶瓷谐振器和负载电容器必须尽可能地靠近振荡器管脚。HSE时钟外部晶体/陶瓷谐振器（HSE晶体）4-16Mz外部振荡器可为系统提供更为精确的主时钟。（典型值8M）在时钟控制寄存器RCC_CR中的HSERDY位用来指示高速外部振荡器是否稳定。在启动时，直到这一位被硬件置1，时钟才被释放出来。HSE晶体可以通过设置时钟控制寄存器里RCC_CR中的HSEON位被启动和关闭。PLL时钟内部PLL可以用来倍频HSIRC的输出时钟或HSE晶体输出时钟PLL的设置（选择HSI振荡器除2或HSE振荡器为PLL的输入时钟，以及选择倍频因子）必须在其被激活前完成。一旦PLL被激活，这些参数就不能被改动。PLL时钟如果需要在应用中使用USB接口，PLL必须被设置为输出48或72MHZ时钟，用于提供48MHz的USBCLK时钟。LSE时钟LSE晶体一个32.768kHz的低速外部晶体或陶瓷谐振器。它为实时时钟或者其他定时功能提供一个低功耗且精确的时钟源。LSE晶体通过在备份域控制寄存器(RCC_BDCR)启动和关闭。LSE时钟外部时钟源（LSE旁路）在这个模式里必须提供一个32.768kHz频率的外部时钟源。你可以通过设置在备份域控制寄存器(RCC_BDCR)里的LSEBYP和LSEON位来选择这个模式。具有50%占空比的外部时钟信号（方波，正弦波或三角波）必须连到OSC32_IN管脚，同时保证OSC32_OUT管脚悬空。LSI时钟LSI担当一个低功耗时钟源的角色，它可以在停机和待机模式下保持运行，为独立看门狗和自动唤醒单元提供时钟。LSI时钟频率大约40kHz。LSI可以通过控制/状态寄存器(RCC_CSR)启动或关闭。系统时钟(SYSCLK)选择系统复位后，HSI振荡器被选为系统时钟。当该时钟源被直接或通过PLL间接作为系统时钟时，它将不能被停止。只有当目标时钟源准备就绪了(经过启动稳定阶段的延迟或PLL稳定)，从一个时钟源到另一个时钟源的切换才会发生。在被选择时钟源没有就绪时，系统时钟的切换不会发生在时钟控制寄存器(RCC_CR)里的状态位指示哪个时钟已经准备好了，哪个时钟目前被用作系统时钟。RTC时钟􀁺如果LSE被选为RTC时钟：只要VBAT维持供电，尽管VDD供电被切断，RTC仍继续工作。􀁺如果LSI被选为自动唤醒单元(AWU)时钟：如果VDD供电被切断，AWU状态不能被保证􀁺如果HSE时钟128分频后作为RTC时钟：如果VDD供电被切断或内部电压调压器被关闭(1.8V域的供电被切断)，RTC状态不能被保证。时钟输出微控制器允许输出时钟信号到外部MCO管脚。以下四个时钟信号可被选作MCO时钟：SYSCLKHSIHSE除2的PLL时钟时钟的选择由时钟配置寄存器(RCC_CFGR)中的MCO[2:0]位控制。时钟寄存器1个时钟控制寄存器(RCC_CR)：主要用于选择及监测时钟源1个时钟配置寄存器(RCC_CFGR)：用于配置时钟的具体参数，如速度，分频等时钟中断寄存器(RCC_CIR)：主要用于控制中断使能和监测中断状态APB2外设复位寄存器(RCC_APB2RSTR)APB1外设复位寄存器(RCC_APB1RSTR)AHB外设时钟使能寄存器(RCC_AHBENR)APB2外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR)APB1外设时钟使能寄存器(RCC_APB1ENR)备份域控制寄存器(RCC_BDCR)：后备电源供电区的控制控制/状态寄存器(RCC_CSR)时钟配置寄存器(RCC_CFGR)偏移地址:04h复位值:00000000h访问:0到2个等待周期,字,半字和字节访问作用：用来配置各种分频设置及选择系统时钟源设定时钟一般步骤：1、使能（包括不被旁路）2、等待就绪3、切换至目标时钟（默认是HSI）可作为系统时钟的时钟源（由CFGR实现）HSI(复位默认值即为此时钟)HSEPLLPLL的输入源可为：HSI/2HSEHSE/2例1：选择不同的时钟源作为系统时钟源1、设置外部高速晶振HSE时钟源作为系统时钟RCC->CR&=0xFFFBFFFF;//HSE未被旁路RCC->CR|=0x00010000;//使能while((RCC->CR&0x00020000)==0);//等待RCC->CFGR=0x01;//选择while((RCC->CFGR&0x00000004)==0);//等待确定为HSE系统时钟状态2、设置外部晶振提供PLL作为系统时钟，HSE为PLL输入源RCC->CR&=0xFFFBFFFF;//HSE未被旁路RCC->CR|=0x00010000;//使能while((RCC->CR&0x00020000)==0);//等待HSE就绪RCC->CFGR&=0xFFC0FFFF;//清零16-21位RCC->CFGR|=0x00010000;//选择HSE(或HSI)作为PLL输入源//RCC->CFGR|=0x00030000;//选择HSE/2作为PLL输入源RCC->CFGR|=0x001C0000;//9倍频RCC->CR|=0x01000000;//使能PLLwhile(RCC->CR&0x02000000==0);//等待RCC->CFGR=0x2;//选择PLLwhile((RCC->CFGR&0x00000008)==0);//等待确定为HSE系统时钟状态3、设置外部晶振提供PLL作为系统时钟，HSE为PLL输入源设置AHB8分频，即频率为9MHzRCC->CR&=0xFFFBFFFF;//HSE未被旁路RCC->CR|=0x00010000;//使能while((RCC->CR&0x00020000)==0);//等待HSE就绪RCC->CFGR&=0xFFC0FFFF;//清零16-21位RCC->CFGR|=0x00010000;//选择HSE(或HSI)作为PLL输入源RCC->CFGR|=0x001C0000;//9倍频RCC->CFGR&=0xFFFFFF0F;//清零4-7位RCC->CFGR|=0x000000A0;//AHB8分频RCC->CR|=0x01000000;//使能PLLwhile(RCC->CR&0x02000000==0);//等待RCC->CFGR=0x2;//选择PLLwhile((RCC->CFGR&0x00000008)==0);//等待确定为HSE系统时钟状态时钟中断寄存器(RCC_CIR)偏移地址:08h复位值:00000000hAPB2外设复位寄存器(RCC_APB2RSTR)偏移地址:0Ch复位值:00000000hAPB1外设复位寄存器(RCC_APB1RSTR)偏移地址：10h复位值：00000000hAHB外设时钟使能寄存器(RCC_AHBENR)偏移地址：14h复位值：00000014hAPB2外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR)偏移地址：18h复位值：00000000h访问：字，半字和字节访问APB1外设时钟使能寄存器(RCC_APB1ENR)偏移地址：1Ch复位值：00000000hAHB外设时钟使能寄存器(RCC_AHBENR)偏移地址：14h复位值：00000014hAPB2外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR)偏移地址：18h复位值：00000000h访问：字，半字和字节访问例：使能GPIOC的时钟RCC->APB2ENR|=0x10;APB1外设时钟使能寄存器(RCC_APB1ENR)偏移地址：1Ch复位值：00000000h例：使能USART2的时钟RCC->APB1ENR|=0x00020000;同时使能USART1，SPI1，TIM1和ADC2的时钟RCC->APB2ENR|=0x5B00;注意：使用GPIO口的复用功能应进行相应设置例：将系统时钟通过MCO输出1、配置PA8为复用输出2、使能复用时钟3、使能MCO输出注意：一旦CSS被激活，并且HSE时钟出现故障，CSS中断就产生，并且NMI也自动产生。NMI将被不断执行，直到CSS中断挂起位被清除。因此，在NMI的处理程序中必须通过设置时钟中断寄存器(RCC_CIR)里的CSSC位来清除CSS中断。如果HSE振荡器被直间或间接地作为系统时钟来用的话，（间接的意思是：它被作为PLL输入时钟，并且PLL时钟被作为系统时钟），时钟故障将导致系统时钟自动切换到HSI振荡器，同时外部HSE振荡器被关闭。在时钟失效时，如果HSE振荡器时钟（被分频或未被分频）是用作系统时钟的PLL的输入时钟，PLL也将被关闭。使用HSE时钟，程序设置时钟参数流程：1、将RCC寄存器重新设置为默认值RCC_DeInit;2、打开外部高速时钟晶振HSERCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);3、等待外部高速时钟晶振工作HSEStartUpStatus=RCC_WaitForHSEStartUp();4、设置AHB时钟RCC_HCLKConfig;5、设置高速APB时钟RCC_PCLK2Config;6、设置低速APB时钟RCC_PCLK1Config;7、设置PLLRCC_PLLConfig;8、打开PLLRCC_PLLCmd(ENABLE);9、等待PLL工作while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY)==RESET)10、设置系统时钟RCC_SYSCLKConfig;11、判断，直到PLL是系统时钟while(RCC_GetSYSCLKSource()!=0x08)12、打开要使用的外设时钟RCC_APB2PeriphClockCmd()/RCC_APB1PeriphClockCmd()

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