stm32时钟选择与配置HSL HSE PLL

1. stm32时钟源分析

stm32f4有四个时钟源可供选择，分别是：
HSE(外部高速)，HSI(内部高速)， LSE(外部低速)， LSL(内部低速)。

1.1 外部时钟源一般由外挂晶振产生

LSE为32.767KHz晶振输入。
HSE为8MHz或16MHz，实验用的是16MHz

1.2 内部时钟源一般为内部RC震荡电路

LSI 为内部32.767KHz的RC电路
HSI 为内部16MHz的RC电路

2. stm32时钟源配置

 四个时钟源中，只有HSI和HSE能作为整个系统的时钟源，LSI和LSE只作为看门狗，RTC及外部输出的时钟源。
 HSI和HSE频率都不高，所以ARM设计了PLL(锁相环)来进行倍频，把HSI和HSE频率拉高到百兆以上。所以能为整个系统提供时钟源的就多了个PLL的高速时钟源。
 下面来分别讨论这三个时钟源的配置过程。

2.1 stm32高速内部时钟源HSI配置

 HSI时钟是内部时钟源，系统复位后会自动选择这个时钟源，所以复位后，根据时钟图可以看到，system clock和PLL输入时钟都为16MHz。具体代码如下：

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 Vector Table location add offset address ------------------*/
 SCB->VTOR = FLASH_BASE | 0x00 ; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH */
} 

2.2 stm32高速外部时钟源HSE配置

 HSE为外部晶振，需要手动进行配置，系统复位后HSI首先工作，如需使用外部HSE时，要通过寄存器选择，进行切换即可，外部晶振产生的时钟要比内部电路产生的时钟精度高很多，所以一般都会选外部时钟。配置过程如下：

void SystemInit(void)
 {
 /* Reset the RCC clock configuration to the default reset state ------------*/
  RCC->CR  = (uint32_t)0x00000001;  //reset 
  
 RCC->CR  |= (uint32_t)(1<<16);  //open HSE 
 while((RCC->CR & (uint32_t)(1<<17))==0) ;   //wait for HSE work 
 
  SCB->VTOR = FLASH_BASE | (0x00); /* Vector Table Relocation in Internal FLASH */
 }

2.3 stm32高速PLL时钟配置

 高速PLL时钟的设置稍微复杂一点，根据PLL倍频计算公式，首先设置好PLLM，PLLN，PLLQ，经过倍频公式：
PLL_output_clk = PLL_input_clk × (PLLN ÷ PLLM) ÷ PLLQ
就可以获得输出的频率，当然这些参数需在使能PLL前进行设置。

 这里必须要注意一个点：那就是在切换system clock之前，必须配置I-Cache D-Cache以及Latency，否则PLL是设置不成功的。因为system clock由16MHz这样的低速切换到60MHz以上的高速时钟时候，会影响到指令和数据读取总线时序，所以在切换时钟之前必须设置好Latency。具体Latency数值参考下图：

void SystemInit(void)
 {
 /* Reset the RCC clock configuration to the default reset state ------------*/
 RCC->CR  = (uint32_t)0x00000001;  //reset 
 RCC->CR  |= (uint32_t)(1<<16);  //open HSE 
 while((RCC->CR & (uint32_t)(1<<17))==0) ;   //wait for HSE work 
 
 RCC->PLLCFGR |= (uint32_t)(1<<22); //select HSE as PLL source clock   HSECLK is 16MHz
 
 RCC->PLLCFGR |= (uint32_t)(16<<0);  //select PLLM==16 
 RCC->PLLCFGR |= (uint32_t)(192<<6);  //select PLLN==192   VCOCLK= HSECLK*(PLLN/PLLM)=16*(192/16)=192 
 
 RCC->PLLCFGR |= (uint32_t)(3<<24);  //set PLLQ==3   PLLVOUTCLK = VCOCLK/PLLQ= 192/3 = 64MHz 
 RCC->CR |= (uint32_t)(1<<24);  //open PLL
 while((RCC->CR & (uint32_t)(1<<25))==0) ; //wait for PLL work 
   
 FLASH->ACR |=(9<<1)|(10<<1)|(0<<2); //enable I-Cache  D-Cache and 2 Latency
 
 RCC->CFGR |= (uint32_t)(2<<0);  //select PLL as the system clock
 
 while((RCC->CFGR & (2<<2))==0); //wait the PLL clock
 
 RCC->CFGR |= (uint32_t)(0<<4); //AHB presc is 1  AHBCLK=64MHz
 RCC->CFGR |= (uint32_t)(4<<10); //APB1 presc is 2 APB1CLK=32MHz
 RCC->CFGR |= (uint32_t)(4<<13); //APB2 presc is 2  APB2CLK=32MHz
 
 SCB->VTOR = FLASH_BASE | (0x00); /* Vector Table Relocation in Internal FLASH */
 }

SCB->VTOR表示中断向量表位于flash起始地址出，说明我们boot选择的是从flash启动，如需从ram启动这里需要修改地址，这个内容后续再讨论。

3. 结论

一般情况下，设置HSE为时钟源，并配置启动PLL进行倍频，并将PLL选为system clock的时钟源。这样能达到系统最大性能。