基于STM32F407时钟配置学习

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STM32F4x系列时钟树如下：

1、系统时钟SYSCLK

在STM32F407中，除了一些特定的时钟（例如，USB OTG FS时钟，I2S时钟）外，系统所有外设的时钟均是通过SYSCLK来提供的。也就是说我们经常用到的外设时钟，都是通过SYSCLK分频得到的。下面是和SYSCLK相关的时钟树的图。

由图中可以看到，SYSCLK的来源主要有三个。
- HSI 振荡器时钟
- HSE 振荡器时钟
- 主 PLL (PLL) 时钟
下面分别来看下系统时钟SYSCLK的三个来源。

(1) 高速外部时钟HSE（4M~26M）

高速外部时钟是芯片内部的HSE振荡器产生的。高速外部信号（HSE）有两个时钟源。
- HSE外部晶振/陶瓷振荡器
- HSE外部用户时钟
下图是HSE/LSE的时钟源硬件配置

外部晶振/陶瓷振荡器（ HSE晶振）

这种方式是通过在OSC_IN和OSC_OUT接入外部晶振实现的。在这种模式下，因为晶振起振需要一定的时间，因此可以通过RCC 时钟控制寄存器(RCC_CR) 中的HSERDY 标志指示高速外部振荡器是否稳定。时钟启动后，HSERDY被硬件置1。如果在RCC时钟中断寄存器（RCC_CIR)中使能中断，则可以触发中断。
HSE晶振可以通过RCC时钟控制寄存器（RCC_CR)的HSEON打开或者关闭。

HSE外部时钟源（HSE旁路）

这种方式是指通过OSC_IN引脚输入一个外部时钟源，这个时钟源是外部产生的现成的时钟信号。在这种模式下，必须使用占空比大约为50%的外部时钟信号来驱动OSC_IN引脚。
此模式通过RCC时钟控制寄存器（RCC_CR)的HSEBYP和HSEON位一起置1进行选择。

注意：

• RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON|RCC_CR_HSEBYP)此时选择的是HSE旁路，如果HSE是HSE晶振，则晶振启动不了，时钟源会默认选择HSI。
• RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON)此时选择HSE晶振。
• HSE外部晶振频率在stm32f4xx.h里的HSE_VALUE更改。

(2) 高速内部时钟HSI

STM32F407内部自带一个16M的内部晶振，这个晶振产生的时钟信号可以直接用作系统时钟SYSCLK。也可以作为PLL的输入。内部晶振的优点是成本低，启动速度也比外部晶振要快，但是内部晶振的精度比外部晶振要差。可以通过RCC时钟控制寄存器(RCC_CR)中的HSIRDY 标志来判断HSI RC时钟信号是否稳定。

(3) 主PLL时钟

STM32F407具有两个PLL，用于产生不同的时钟信号。这里主要来讨论主PLL时钟。主PLL时钟的时钟源有两个信号，分别是上边提到的HSI信号和HSE信号。PLL通过把这两个信号倍频，分频等达到更高频率的时钟信号。一般来说，由于HSI和HSE的时钟频率较低，SYSCLK一般都不会选择HSI时钟和HSE时钟作为系统时钟，而主PLL产生的时钟一般会用作系统时钟。(但是，我刚接手的项目工程确实用了HSI作为系统时钟，搞了一天，最后还是借用RCC_GetClocksFreq(&get_rcc_clock) 这个函数查看实时时钟才发现问题，怪我太蠢。）下面是主PLL的内部结构框图。

由图可以看出PLL的时钟源主要有两个：HSE时钟信号和HIS时钟信号。其中PLL_M，PLL_N，PLL_P，PLL_Q是一个分频器，而PLL_M是一个倍频器。假设图中经过PLL_N之后的时钟信号为PLL_VCO，PLL使用外部时钟信号HSE作为时钟源。那么有如下关系。
锁相环压腔振荡器时钟PLL_VCO = （HSE / PLL_M）* PLL_N
系统时钟SYSCLK = PLL_VCO/ PLL_P
所以，如果外部晶振的频率已经确定了，那么确定PLL_M，PLL_N，PLL_P的系数就可以得到对应频率的系统时钟SYSCLK，其中PLL_M，PLL_N，PLL_P可以有多种组合，只要满足相应的条件即可。例如，假设外部晶振为8M，对STM32F407来说，系统时钟的最大频率为168M，那么久可以分别设置PLL_M = 8，PLL_N = 336，PLL_P = 2。来产生168M的时钟。即SYSCLK = ( 8 /8 ) * 336 / 2 = 168M。
通过配置主PLL，我们就得到了系统的主时钟SYSCLK，下一步我们就可以通过这个时钟来分频得到各个外设的时钟。

2、AHBx时钟

经过AHBx预分频器，可以得到AHBx外设时钟。一般来说AHBx分频器的值为1，也就是说AHBx的时钟和系统时钟相等。AHBx上边所挂的外设可以到RCC和AHBx外设相关的寄存器去看，在使能AHBx上的某个外设之前，必须使能该外设时钟。

3、APB1和APB2时钟

经过APB1预分频器和APB2预分频器可以得到APB1和APB2外设时钟。在STM32F407里边，APB1的最大时钟为42M，APB2的最大时钟为84M。同样可以在RCC的寄存器下边观测APB1和APB2上边所挂的外设。使用某个外设之前也要使能相应的时钟。

由上图可知，APB1和APB2是由AHBx分频得到。分频在system_stm32f4xx.c里的SetSysClock（）里实现。