STM32时钟系统总结

从51转型到stm32，在前面的GPIO的输入输出读取找到规律就能理解和使用，可以看到stm32中的所有操作无非是操作寄存器来实现的，这也是有51单片机基础的我慢慢意识到的，而且我也深刻理解，要想玩转stm32，就需要对时钟系统、定时器系统、中断系统有一个清晰的认识，在学51的时候并没有深入去理解它，但在stm32中明显他们成了更复杂的系统，所以必须要重点理解了。

这里我想用我的思路来整理在学习STM32的时钟系统时的知识点。

一、首先先介绍STM32的时钟源：

STM32里的时钟源主要有两种分类：内部时钟/外部时钟，高速/低速。
其中内部时钟都是由RC震荡电路产生的方波，主要特性就是不稳定，所以一般不会采用内部时钟作为时钟源，更多的是将其作为一个替补时钟源。

• HSI(high speed inter)：高速内部时钟,具有8M（8000000）的频率。
• LSI(low speed inter)：低速内部时钟，具有40K（40000）的频率。
• HSE(low speed extern)：高速外部时钟，可接4~16M（4000000~16000000）的频率晶振。
• LSE(low speed extern)：低速外部时钟，接32.768kHz（32768）的频率。

二、需要配置的时钟

在左图中一共要配置两个重要时钟，SYSCLK系统时钟，以及RTCCLK实时时钟。

• SYSCLK系统时钟：经过分频和分路，为各个总线和各个部件提供频率。
  这个时钟有什么用呢，首先在stm32中如果一个部件没有提供频率，那么它是不工作的，需要先设定好频率分好周期，规定了这个部件每个周期需要做一个工作，那么他就会按照规定好的频率每个周期进行一次操作，就相当于一个人喊口号，其他人听口号工作。
  而为了降低部件的功耗，可能就需要它的工作效率低一些，这里就需要进行分频了，所以在系统时钟之后还有若干个总线，根据需求进行分频，使得配置出多个不同频率的时钟总线来满足需求。

• RTC实时时钟：实时时钟本质是一个定时器
  单片机进行计时时使用，比如stm32中需要定时1秒，这就需要实时时钟进行定时完成，不同于系统时钟面向内部所有部件对所有部件进行分配周期，定时器更多的是面向现实世界，实现定时1毫秒这种面向我们现实的时间。

三、时钟的配置

这一步讲述时钟该如何配置，是怎么最终确定SYSCLK和RTCCLK两个时钟系统的频率的。
根据一二步，可以看到我们需要的肯定是一个精准的定时系统，像是内部的HSI和LSI都是不满足我们需求的时钟源，所以正常来说我们都是使用HSE和LSE作为时钟源的。但是当这两个无法使用的时候就需要内部时钟源上场了，在系统时钟配置时有个叫做CSS的检测装置，如果发现外部时钟HSE失效，则自动启用内部时钟HSI，保证系统时钟一定进行工作。

接着为了具体需求，我们要为SYSCLK设置一个频率，这个频率通过多种来源，可以是HSI，可以是HSE，而中间还有一个PLL倍频器，对频率进行放大的一个元件，通过它时钟源的频率进行放大后提供给SYSCLK，可以设置最大x16，但是最高的频率是72MHz。
所以SYSCLK的频率来源一共有3个：

1. HSI直接提供
2. HSE直接提供
3. HSI÷2或者HSE或者HSE÷2经过PLL最大16倍的放大产生的频率（最大72Mhz）

RTC实时时钟一般就由外部晶振来提供了：

• 需要一提的是LSE的频率一般是32.768kHz，32768Hz=215即分频15次后为1Hz，周期=1s，经过工程师的经验总结32768Hz，时钟最准确，并且规范统一。所以多采用这种频率的外部晶振作为RTC的时钟源。

四、总线的配置

看到这个图的右边，有大量的分频器，用于根据实际需要对系统时钟进行划分，其中与系统时钟相连的数据总线和系统总线AHB，SRAM与DMA单元直接与其连接，并且挂着许多独立分频器以输出不同的频率；AHB上又连接着两条先进设备总线APB，APB下也有多条分支和分频器。这样AHB与APB再与下面挂着的分频器共同组成了总线矩阵，给不同的部件提供可自定义的频率：

1. AHB与SYSTEM时钟直接相连，不经过任何分频，可以达到和系统时钟最高值一样的频率72Mhz。
2. AHB经过分频器分为分频并分为几条线其中一条引向APB2总线，最高频率为72Mhz，我们之前有多次用到的RCC->APB2ENR寄存器使能IO口就是将这个分频后的频率提供给了IO口使其工作，总线2还可以再经过一个分频器分频给定时器1提供频率，或者另一条分支经过分频器分频给ADC时钟。
3. 还有一条线引向APB1分配器，和APB2差不多吧，只是最高频率为36Mhz，然后还可以继续分频后给各个通用定时器频率。

五、总结

stm32时钟可以大致分为两个部分，对应图片的左边和右边：

1. 选择时钟源： SYSTEM时钟一般选择更稳定的外部时钟源，根据功耗需求确定HSE频率和PLL倍频系数，给系统时钟提供合适的频率；
   RTC时钟一般选择定时更准确、更稳定的时钟源，32.768KHz是一般选择。
2. 总线分频： SYSTEM时钟的频率经过多个总线和分频器给不同的部件提供频率，因为各个部件功耗需求各不相同，就需要经过合理的配置，以达到最优解。

TIPS：

1. 各个部件如果不提供时钟则不会进行工作，所以每次我们初始化IO口的时候都会通过寄存器使能总线时，比如APB2为该IO口提供频率就要配置寄存器的相应的位。
2. 一般我们系统时钟设置为72MHz，当我们要考虑到整个系统的功耗问题时，则需要通过分频器对各个总线分配合适的频率。