STM32F072从零配置工程-自定义时钟配置详解

从自己的板子STM32F407入手，参考官方的SystemInit()函数：

       核心在SetSysClock()这个函数，官方默认是采用HSE（设定为8MHz）作为PLL锁相环的输入输出168MHz的SYSCLK；

/**
  * @brief  Setup the microcontroller system
  *         Initialize the Embedded Flash Interface, the PLL and update the 
  *         SystemFrequency variable.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void SystemInit(void)
{
  /* Reset the RCC clock configuration to the default reset state ------------*/
  /* Set HSION bit */
  RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;

  /* Reset CFGR register */
  RCC->CFGR = 0x00000000;

  /* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;

  /* Reset PLLCFGR register */
  RCC->PLLCFGR = 0x24003010;

  /* Reset HSEBYP bit */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;

  /* Disable all interrupts */
  RCC->CIR = 0x00000000;

  /* Configure the System clock source, PLL Multiplier and Divider factors, 
     AHB/APBx prescalers and Flash settings ----------------------------------*/
  SetSysClock();

}

 

这里大致分析一下官方默认的SetSysClock()配置：

由于我个人采用的是STM32F407型号的芯片，因此精简一下函数；

总体思路的话：

        使能HSE；

        等待HSE初始化完毕，进行下一步设置；

        设置HCLK、PCLK1、PCLK2的分频系数；

        配置PLL，使能PLL，等待PLL初始化完毕；

        选择PLL作为SYSCLK，等待SYSCLK时钟设置完毕；

/**
  * @brief  Configures the System clock source, PLL Multiplier and Divider factors, 
  *         AHB/APBx prescalers and Flash settings
  * @Note   This function should be called only once the RCC clock configuration  
  *         is reset to the default reset state (done in SystemInit() function).   
  * @param  None
  * @retval None
  */
static void SetSysClock(void)
{
/******************************************************************************/
/*            PLL (clocked by HSE) used as System clock source                */
/******************************************************************************/
  __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;
  
  /* Enable HSE */
  RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);
 
  /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */
  do
  {
    HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
    StartUpCounter++;
  } while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));

  if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
  {
    HSEStatus = (uint32_t)0x01;
  }
  else
  {
    HSEStatus = (uint32_t)0x00;
  }

  if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
  {
    /* Select regulator voltage output Scale 1 mode */
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN;
    PWR->CR |= PWR_CR_VOS;

    /* HCLK = SYSCLK / 1*/
    RCC->CFGR |= RCC_CFGR_HPRE_DIV1;

    /* PCLK2 = HCLK / 2*/
    RCC->CFGR |= RCC_CFGR_PPRE2_DIV2;
    
    /* PCLK1 = HCLK / 4*/
    RCC->CFGR |= RCC_CFGR_PPRE1_DIV4;

    /* PCLK2 = HCLK / 1*/
    RCC->CFGR |= RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
    
    /* PCLK1 = HCLK / 2*/
    RCC->CFGR |= RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;

    /* Configure the main PLL */
    RCC->PLLCFGR = PLL_M | (PLL_N << 6) | (((PLL_P >> 1) -1) << 16) |
                   (RCC_PLLCFGR_PLLSRC_HSE) | (PLL_Q << 24);

    /* Enable the main PLL */
    RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;

    /* Wait till the main PLL is ready */
    while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)
    {
    }

    /* Configure Flash prefetch, Instruction cache, Data cache and wait state */
    FLASH->ACR = FLASH_ACR_PRFTEN | FLASH_ACR_ICEN |FLASH_ACR_DCEN |FLASH_ACR_LATENCY_5WS;

    /* Configure Flash prefetch, Instruction cache, Data cache and wait state */
    FLASH->ACR = FLASH_ACR_PRFTEN | FLASH_ACR_ICEN |FLASH_ACR_DCEN |FLASH_ACR_LATENCY_2WS;

    /* Select the main PLL as system clock source */
    RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    RCC->CFGR |= RCC_CFGR_SW_PLL;

    /* Wait till the main PLL is used as system clock source */
    while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS ) != RCC_CFGR_SWS_PLL);
    {
    }
  }
  else
  { /* If HSE fails to start-up, the application will have wrong clock
         configuration. User can add here some code to deal with this error */
  }
}

 

在官方的基础上，直接设定HSE作为SYSCLK时钟：

       初始化HSE；

       等待HSE初始化成功后再继续；

       设置调压器电压输出级别为1以便使器件在最大频率工作；

       设置HCLK、PCLK1、PCLK2分频系数；

       设置HSE作为系统时钟；

void HSE_SetSysClock(void)
{
    __IO uint32_t HSEStartUpStatus = 0;
    

　　/* 开启HSE时钟 */
　　/* 此函数从stm32f0xx_rcc.c获取，用于配置外部时钟HSE：
　　 * 　　有三个配置：RCC_HSE_OFF关闭外部HSE时钟
　　 *　　 　　　　　　RCC_HSE_ON开始外部HSE晶振
　　 *　　　　　　　　 RCC_HSE_Bypass开始HSE旁路设置
　　 */
　 　RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
    
　　/* 等待HSE开启设置成功，并获取到时钟配置状态 */
    HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
    
　　/* 若时钟配置成功 */
    if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)
    {
        RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN;
        PWR->CR |= PWR_CR_VOS;
        
        RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
        
        RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
        
        RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div1);
        
　　　　　/* 将SYSCLK系统时钟设置为HSE */
        RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_HSE);
        
　　　　 /* 等待SYSCLK系统时钟设置成功 */
        while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x04)
        {
        }
    }else
    {
        while(1);
    }
}

 

 

使用HSI经过PLL配置系统时钟：

       使能HSI时钟；

       获取HSI状态并等待HSI稳定；

       设置调节器电压输出级别配置为1；

       设置HCLK、PCLK1/2分频系数；

       设置PLL时钟分频系数；

       使能PLL并等待PLL稳定后配置PLL状态；

       设置PLL作为SYSCLK时钟并等待设置完成；

void HSI_SetSysClock(uint32_t m, uint32_t n, uint32_t p, uint32_t q)
{
    __IO uint32_t HSIStartUpStatus = 0;
    
    /* 去初始化RCC */
    RCC_DeInit();
    
    /* 使能HSI时钟 */
    RCC_HSICmd(ENABLE);
    
    /* 从RCC的CR寄存器中获取HSI配置状态 */
    HSIStartUpStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSIRDY;
    
    /* 若HSI配置成功 */
    if(HSIStartUpStatus == RCC_CR_HSIRDY)
    {

        /* 配置调节器电压输出级别为1 */
        RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN;
        PWR->CR |= PWR_CR_VOS;
        
        /* 配置SYSCLK到HCLK的分频系数为1 */
        RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
        
        /* 配置HCLK到PCLK1/2的分频系数为2/4 */
        RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div2);
        
        RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div4);
        
        /* 配置PLL参数，选用HSI作为PLL参数，同时使能PLL */
        RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSI, m, n, p, q);
        
        RCC_PLLCmd(ENABLE);
        
        /* 等待PLL设置完成 */
        while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);
        
        FLASH->ACR = FLASH_ACR_PRFTEN 
                     | FLASH_ACR_ICEN
                     | FLASH_ACR_DCEN
                     | FLASH_ACR_LATENCY_5WS;
        
        RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
        
        while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);
    }else
    {
        while(1);
    }
}

 

HAL时钟配置分析：

与STM32标准外设库不同，HAL库来实现时钟配置需要重新适应配置方式，但是本质的寄存器调动是类似不变的，且配置的过程也和STM32标准外设库相似；

参考使用STMCube生成的代码，时钟树如图所示：

 

在STM32Cube中设置：

HSE设置为Crystal/Ceramic Resonator，Input Frequency设置为16MHz；

在工程中要配置的参数：

        第一个HSE_VALUE参数位于stm32f0xx_hal_conf.h中，此参数与在STMCube时钟树上定义的一致，需要手动设置为实际的参数值；

        第二个HSE_VALUE参数位于system_stm32f0xx.c中，此参数默认为8MHz，可以通过用户程序来提供和调整；

        第三个SystemCoreClock参数位于system_stm32f0xx.c中，其默认值也是8MHz，可以根据以下三种方式来更新：

　　　　调用CMSIS函数SystemCoreClockUpdate()、

　　　　调用HAL API函数HAL_RCC_GetHCLKFreq()、

　　　　调用HAL_RCC_ClockConfig()；

/**
  * @brief Adjust the value of External High Speed oscillator (HSE) used in your application.
  *        This value is used by the RCC HAL module to compute the system frequency
  *        (when HSE is used as system clock source, directly or through the PLL).  
  */
#if !defined  (HSE_VALUE) 
  #define HSE_VALUE    ((uint32_t)16000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
#endif /* HSE_VALUE */

#if !defined  (HSE_VALUE) 
  #define HSE_VALUE    ((uint32_t)8000000) 
/*!< Default value of the External oscillator in Hz.
      This value can be provided and adapted by the user application. */
#endif /* HSE_VALUE */

/** @addtogroup STM32F0xx_System_Private_Variables
  * @{
  */
  /* This variable is updated in three ways:
      1) by calling CMSIS function SystemCoreClockUpdate()
      2) by calling HAL API function HAL_RCC_GetHCLKFreq()
      3) each time HAL_RCC_ClockConfig() is called to configure the system clock frequency
         Note: If you use this function to configure the system clock there is no need to call the 2 first functions listed above, since SystemCoreClock variable is updated automatically.
  */
uint32_t SystemCoreClock = 8000000;

 

实际的时钟配置函数如下图：

使用了三个参数来配置：

        RCC_OscInitStruct用来配置外部时钟参数，这里设置晶振类型为HSE、设置HSE的状态为开启状态、不使用PLL；

        RCC_ClkInitStruct用来配置系统时钟内的参数（如Sys CLK、HCLK、PCLK1），这里设置要配置的时钟类型为HCLK、SYSCLK、PCLK1，选择HSE时钟作为SYSCLK的时钟源，并设置系统时钟SYSCLK分频系数为0、HCLK的分频系数为4；

        PeriphClkInit用来配置外设时钟的时钟源，这里设置USART1/2的时钟源为PCLK1；

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};

  /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSE;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART1|RCC_PERIPHCLK_USART2;
  PeriphClkInit.Usart1ClockSelection = RCC_USART1CLKSOURCE_PCLK1;
  PeriphClkInit.Usart2ClockSelection = RCC_USART2CLKSOURCE_PCLK1;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  
  HAL_SYSTICK_Config(SystemCoreClock / 1000);
  HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);
  HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0, 0);
}

这里加入了对SysTick的时钟配置，参考HAL库本身的设置：

        HAL_SYSTICK_Config()用来配置使能和配置SysTick寄存器；

        HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig()选择AHB时钟（或AHB时钟除以8）作为SysTick时钟源；

        HAL_NVIC_SetPriority()配置SysTick_IRQn的中断优先级为0，默认为最高；