STM32的時鐘樹

時鐘信號推動單片機內(nèi)各個部分執(zhí)行相應的指令，時鐘就像人的心跳一樣。

STM32本身十分復雜，外設非常多，任何外設都需要時鐘才能啟動，但并不是所有的外設都需要系統(tǒng)時鐘那么高的頻率，如果都用高速時鐘勢必造成浪費。同一個電路，時鐘越快功耗越大、抗電磁干擾能力越弱。復雜的MCU采用多時鐘源的方法來解決這些問題。如下圖，是STM32的時鐘系統(tǒng)框圖。

如上圖左邊的部分，看到STM32有4個獨立時鐘源，HSI、HSE、LSI、LSE。

HSI是高速內(nèi)部時鐘，RC振蕩器，頻率為8MHz，精度不高。

HSE是高速外部時鐘，可接石英/陶瓷諧振器，或者接外部時鐘源，頻率范圍為4MHz~16MHz。

LSI是低速內(nèi)部時鐘，RC振蕩器，頻率為40kHz，提供低功耗時鐘。

LSE是低速外部時鐘，接頻率為32.768kHz的石英晶體。

時鐘樹的右邊紅色框中，則是系統(tǒng)時鐘通過AHB預分頻器，給相對應的外設設置相對應的時鐘頻率。

其中LSI、LSE是作為IWDGCLK(獨立看門狗)時鐘源和RTC時鐘源使用。而HSI、HSE以及PLLCLK經(jīng)過分頻或者倍頻作為系統(tǒng)時鐘SYSCLK來使用。

PLL為鎖相環(huán)倍頻輸出，其時鐘輸入源可選擇為HSI/2、HSE或者HSE/2。倍頻可選擇為2~16倍，但是其輸出頻率最大不得超過72MHz。通過倍頻之后作為系統(tǒng)時鐘的時鐘源。

配置時鐘

默認時鐘

Keil編寫程序是默認的時鐘為72Mhz，其實是這么來的：

外部高速晶振HSE提供的8MHz（大小與電路板上的晶振相關）通過PLLXTPRE分頻器后，進入PLLSRC選擇開關，進而通過PLLMUL鎖相環(huán)進行倍頻（x9）后，為系統(tǒng)提供72MHz的系統(tǒng)時鐘SYSCLK。之后是AHB預分頻器對時鐘信號進行分頻，然后為低速外設提供時鐘。相關文章推薦:時鐘失效之后，STM32還能運行？

內(nèi)部RC振蕩器HSI為8MHz，2分頻后是4MHz，進入PLLSRC選擇開關，通過PLLMUL鎖相環(huán)進行倍頻（最大x16)后為64MHz。

USB時鐘

如上圖，STM32的USB時鐘不能超過48MHz，因此如果時鐘源為72MHz，就需要進行1.5分頻。

如果時鐘源為48MHZ，則進行1分頻即可。

把時鐘信號輸出到外部

STM32可以選擇一個時鐘信號輸出到MCO腳(PA8)上，可以選擇為PLL輸出的2分頻、HSI、HSE、或者系統(tǒng)時鐘，可以把時鐘信號輸出供外部使用。

AHB分頻器

如時鐘樹圖右邊的部分，系統(tǒng)時鐘通過AHB分頻器給外設提供時鐘。從左到右可以簡單理解為：

系統(tǒng)時鐘->AHB分頻器->各個外設分頻倍頻器->外設時鐘的設置。

右邊部分為：系統(tǒng)時鐘SYSCLK通過AHB分頻器分頻后送給各模塊使用，AHB分頻器可選擇1、2、4、8、16、64、128、256、512分頻。其中AHB分頻器輸出的時鐘送給5大模塊使用：

內(nèi)核總線：送給AHB總線、內(nèi)核、內(nèi)存和DMA使用的HCLK時鐘。

Tick定時器：通過8分頻后送給Cortex的系統(tǒng)定時器時鐘。

I2S總線：直接送給Cortex的空閑運行時鐘FCLK。

APB1外設：送給APB1分頻器。APB1分頻器可選擇1、2、4、8、16分頻，其輸出一路供APB1外設使用(PCLK1，最大頻率36MHz)，另一路送給通用定時器使用。該倍頻器可選擇1或者2倍頻，時鐘輸出供定時器2-7使用。

APB2外設：送給APB2分頻器。APB2分頻器可選擇1、2、4、8、16分頻，其輸出一路供APB2外設使用(PCLK2，最大頻率72MHz)，另一路送給高級定時器。該倍頻器可選擇1或者2倍頻，時鐘輸出供定時器1和定時器8使用。另外，APB2分頻器還有一路輸出供ADC分頻器使用，分頻后送給ADC模塊使用。ADC分頻器可選擇為2、4、6、8分頻。需要注意的是，如果APB預分頻器分頻系數(shù)是1，則定時器時鐘頻率(TIMxCLK)為PCLKx。否則，定時器時鐘頻率將為 APB 域的頻率的兩倍：TIMxCLK = 2xPCLKx。

APB1和APB2的對應外設

F1系列中，APB1上面連接的是低速外設，包括電源接口、備份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、USART2、USART3、UART4、UART5、SPI2、SP3等。

APB2上面連接的是高速外設，包括UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、ADC3、所有的普通I/O口（PA-PE）、第二功能I/O（AFIO）口等。

具體可以在stm32f10x_rcc.h中查看外設掛在哪個時鐘下。

時鐘監(jiān)視系統(tǒng)（CSS）

另外，STM32還提供了一個時鐘監(jiān)視系統(tǒng)（CSS），用于監(jiān)視高速外部時鐘（HSE）的工作狀態(tài)。倘若HSE失效，會自動切換（高速內(nèi)部時鐘）HSI作為系統(tǒng)時鐘的輸入，保證系統(tǒng)的正常運行。

審核編輯：湯梓紅