嵌入式c语言——学习笔记

嵌入式c语言——学习笔记5

一、STM32系统架构

STM32主系统主要是由四个驱动单元和四个被动单元构成：

四个驱动单元：（图4.2.1中②③④）

①内核DCode总线
②系统总线
③通用DMA1
④通用DMA2

四个被动单元：（图4.2.1中⑥⑦⑧⑨）

⑥AHB到APB的桥：连接所有的APB设备
⑦内部flash闪存
⑧内部SRAM
⑨FSMC

图4.2.1中六个总线：

①ICode总线：该总线将M3内核指令总线和闪存指令接口相连，指令的预取在该总线上面完成。
②DCode总线：该总线将M3内核的DCode总线与闪存存储器的数据接口相连接，常量加载和调试访问在该总线上面完成。
③系统总线：该总线连接M3内核的系统总线到总线矩阵，总线矩阵协调内核和DMA间访问。
④DMA总线：该总线将DMA的AHB主控接口与总线矩阵相连，总线矩阵协调CPU的DCode和DMA到SRAM，闪存和外设的访问。
⑤总线矩阵：总线矩阵协调内核系统总线和DMA主控总线之间的访问仲裁，仲裁利用轮换算法。
⑥AHB/APB桥：这两个桥在AHB和2个APB总线间提供同步连接，APB1操作速度限于36MHz，APB2操作速度全速（72MHz）。

二、时钟系统

时钟定义：时钟是单片机运行的基础，时钟信号推动单片机内各个部分执行相应的指令。时钟系统就是CPU的脉搏，决定cpu速率，像人的心跳一样 只有有了心跳，人才能做其他的事情，而单片机有了时钟，才能够运行执行指令，才能够做其他的处理 (点灯，串口，ADC)，时钟的重要性不言而喻。

总结：

• STM32时钟系统主要的目的就是给相对独立的外设模块提供时钟，也是为了降低整个芯片的耗能。
• 系统时钟，是处理器运行时间基准（每一条机器指令一个时钟周期）
• 时钟是单片机运行的基础，时钟信号推动单片机内各个部分执行相应的指令。
• 一个单片机内提供多个不同的系统时钟，可以适应更多的应用场合。
• 不同的功能模块会有不同的时钟上限，因此提供不同的时钟，也能在一个单片机内放置更多的功能模块。
  对不同模块的时钟增加开启和关闭功能，可以降低单片机的功耗
• STM32为了低功耗，他将所有的外设时钟都设置为disable(不使能)，用到什么外设，只要打开对应外设的时钟就可以， 其他的没用到的可以还是disable(不使能)，这样耗能就会减少。  这就是为什么不管你配置什么功能都需要先打开对应的时钟的原因

STM32的时钟系统框图

系统时钟有很多种选择，系统时钟SYSCLK 的左边的部分就是设置系统时钟使用那个时钟源；  系统时钟SYSCLK 的右边，则是系统时钟通过AHB预分频器，给相对应的外设设置相对应的时钟频率。

从左到右可以简单理解为：各个时钟源--->系统时钟来源的设置--->各个外设时钟的设置 

 

在 STM32 中，有五个时钟源，为 HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。从时钟频率来分可以分为高速时钟源和低速时钟源，在这 5 个中 HIS，HSE 以及 PLL 是高速时钟，LSI 和 LSE 是低速时钟。从来源可分为外部时钟源和内部时钟源，外部时钟源就是从外部通过接晶振的方式获取时钟源，其中 HSE 和 LSE 是外部时钟源，其他的是内部时钟源。下面是 STM32 的 5 个时钟源：

①HSI 是高速内部时钟，RC 振荡器，频率为 8MHz。
②HSE 是高速外部时钟，可接石英/陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，频率范围为4MHz~16MHz。我们的开发板接的是 8M 的晶振。
③LSI 是低速内部时钟，RC 振荡器，频率为 40kHz。独立看门狗的时钟源只能是 LSI，同时 LSI 还可以作为 RTC 的时钟源。
④LSE 是低速外部时钟，接频率为 32.768kHz 的石英晶体。这个主要是 RTC 的时钟源。
⑤PLL 为锁相环倍频输出，其时钟输入源可选择为 HSI/2、HSE 或者 HSE/2。倍频可选择为2~16 倍，但是其输出频率最大不得超过 72MHz。

A、MCO 是 STM32 的一个时钟输出 IO(PA8)，它可以选择一个时钟信号输出，可以选择为 PLL 输出的 2 分频、HSI、HSE、或者系统时钟。这个时钟可以用来给外部其他系统提供时钟源。

B、这里是 RTC 时钟源，从图上可以看出，RTC 的时钟源可以选择 LSI，LSE，以及HSE 的 128 分频。

C、从图中可以看出 C 处 USB 的时钟是来自 PLL 时钟源。STM32 中有一个全速功能的 USB 模块，其串行接口引擎需要一个频率为 48MHz 的时钟源。该时钟源只能从 PLL 输出端获取，可以选择为 1.5 分频或者 1 分频，也就是，当需要使用 USB
模块时，PLL 必须使能，并且时钟频率配置为 48MHz 或 72MHz。

D、D 处就是 STM32 的系统时钟 SYSCLK，它是供 STM32 中绝大部分部件工作的时钟源。系统时钟可选择为 PLL 输出、HSI 或者 HSE。系统时钟最大频率为72MHz，当然你也可以超频，不过一般情况为了系统稳定性是没有必要冒风险去超频的。

E、这里的 E 处是指其他所有外设了。从时钟图上可以看出，其他所有外设的时钟最终来源都是 SYSCLK。SYSCLK 通过 AHB 分频器分频后送给各模块使用。其中，模块包括：

①AHB 总线、内核、内存和 DMA 使用的 HCLK 时钟。
②通过 8 分频后送给 Cortex 的系统定时器时钟，也就是 systick 了。
③直接送给 Cortex 的空闲运行时钟 FCLK。
④送给 APB1 分频器。APB1 分频器输出一路供 APB1 外设使用(PCLK1，最大频率 36MHz)，另一路送给定时器(Timer)2、3、4 倍频器使用。
⑤送给 APB2 分频器。APB2 分频器分频输出一路供 APB2 外设使用(PCLK2，最大频率 72MHz)，另一路送给定时器(Timer)1 倍频器使用。

APB1 和 APB2 的区别：APB1 上面连接的是低速外设，包括电源接口、备份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3 等等；APB2 上面连接的是高速外设包括 UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、所有普通 IO 口(PA~PE)、第二功能 IO 口等。居宁老师的《稀里糊涂玩 STM32》资料里面教大家的记忆方法是 2>1， APB2 下面所挂的外设的时钟要比 APB1 的高。

SystemInit()函数中设置的系统时钟大小总结：

SYSCLK（系统时钟） =72MHz
AHB总线时钟（使用SYSCLK） =72MHz
APB1总线时钟（PCLK1） =36MHz
APB2总线时钟（PCLK2） =72MHz
PLL时钟 =72MHz