STM32F4-RCC(复位和时钟系统)

● 复位

共有三种类型的复位：系统复位、电源复位和备份域复位。

系统复位：除了时钟控制寄存器CSR中的复位标志和备份域寄存器，系统复位会将其它全部寄存器都复位为复位值。

只要发生以下事件之一，就会产生系统复位：
1. NRST 引脚低电平（外部复位）：NRST引脚电平拉低。
2. 窗口看门狗计数结束（ WWDG 复位）
3. 独立看门狗计数结束（ IWDG 复位）
4. 软件复位（ 内核软复位）：将Cortex-M4内核的应用中断和复位控制寄存器(SCB_AIRCR)中的SYSRESEREQ(sys_reset_eq)位置1
5. 低功耗管理复位
引发低功耗管理复位的方式有两种：
1. 进入待机模式时产生复位：此复位的使能方式是清零用户选项字节中的 nRST_STDBY 位。使能后，只要成功执行进入待机模式序列，器件就将复位，而非进入待机模式。
2. 进入停止模式时产生复位：此复位的使能方式是清零用户选项字节中的 nRST_STOP 位。使能后，只要成功执行进入停止模式序列，器件就将复位，而非进入停止模式。

电源复位：将除备份域内的寄存器外，其他所有寄存器复位。

MCU内部的复位信号会在NRST引脚上输出，脉冲发生器会确保每个内部复位源的复位脉冲都至少持续20us

复位条件：1.上电/掉电/欠压复位；        2.退出待机模式复位。

备份域复位：备份域复位会将所有RTC寄存器和RCC_BDCR寄存器复位，但BKPSRAM不受影响。BKPSRAM的唯一复位方式是通过FLASH接口将FLASH保护等级从1切换到0。

备份域复位条件：
1. 软件复位，通过将 RCC 备份域控制寄存器 (RCC_BDCR) 中的 BDRST 位置 1 触发。
2. 在电源 VDD 和 VBAT 都已掉电后，其中任何一个又再上电。

●时钟(重要)

外设在使用之前，都要使能相应的时钟使能位。因为要正常使用外设，需要时钟信号进行驱动。

● STM32F407时钟树

STM32F4芯片有五个时钟来源：

低速内部时钟(LSI)：是由STM32内部集成的RC(电阻-电容)振荡器产生的。(RC振荡器是内部集成的一种低速振荡器，主要用于提供低功耗的基准时钟信号，通常工作频率为32kHz。)LSI可作为低功耗时钟源在停机和待机模式下保持运行，供独立看门狗 (IWDG) 、自动唤醒单元 (AWU) 和实时时钟(RTC)使用。LSI可通过 RCC 时钟控制和状态寄存器 (RCC_CSR) 中的 LSION 位打开或关闭。如在RCC时钟中断寄存器 (RCC_CIR) 中使能中断，则可产生中断。

低速外部时钟(LSE)：外接一个精确的32.768 kHz 低速外部晶振或陶瓷谐振器产生的(晶振产生的频率的稳定性非常高)，可作为实时时钟外设 (RTC) 的时钟源来提供时钟/日历或其它定时功能，具有功耗低且精度高的优点。

高速内部时钟(HSI)：也是由STM32内部集成的RC(电阻-电容)振荡器产生的。频率为16MHz。它可以为MCO1提供时钟来源，可以作为系统时钟(SYSCLK)的来源，还可以作为主PLL的时钟源。

高速外部时钟(HSE)：有 2 个时钟源：HSE 外部晶振/陶瓷谐振器；HSE 外部用户时钟。通过外接晶振产生(范围是4-26MHz，本开发板接的8MHz)。当使用有源晶振时，时钟从OSC_IN 引脚进入，OSC_OUT 引脚悬空；当选用无源晶振时，时钟从OSC_IN 和OSC_OUT进入，并且要配谐振电容。当HSE 故障时，高速的内部时钟信号HSI会作为备用的系统时钟，直到HSE恢复正常。HSE 的特点是精度非常高。可作为系统时钟(SYSCLK)的来源，可为主PLL倍频器模块提供时钟源，可作为实时时钟外设 (RTC) 的时钟源，可为MCO1和MCO2提供时钟源。HSE 晶振可通过 RCC 时钟控制寄存器 (RCC_CR) 中的 HSEON 位打开或关闭。

PLL锁相环模块(PLL)：PLL锁相环模块通过对HSI或HSE时钟进行倍频和分频处理，可以得到高频、稳定的时钟信号，以满足复杂应用对时钟精度和频率的要求。主PLL可以作为系统时钟(SYSCLK)的来源，产生的PLL48CK时钟给USB模块使用。除了主PCC外还有一个给I2S专用的PLLI2SCLK。(I2S时钟可由外部的时钟引脚I2S_CKIN输入，也可由专用的PLLI2SCLK提供。)

PLL时钟计算方法：假定PLL的输入时钟(个人叫法，非官方)为f。

PLLCLK=。当系统时钟选用168MHz大小的时钟时候，就是使用PLLCLK作为时钟源。HSE或者HSI经过PLL 时钟输入分频因子M（2~63）分频后，成为VCO 的时钟输入，VCO 的时钟必须在1~2M 之间，STM32F407选择HSE=8M作为PLL 的时钟输入，M 设置为8，那么VCO输入时钟就等于1M。PLLCLK=8MHz * N/ (M*P)=8MHz* 336 /(8*2) = 168MHz。（HSE=8MHz），即F407 最高可超频到168M。

系统时钟(SYSCLK)有三个时钟来源：HSI,HSE,PLLCLK。具体的由时钟配置寄存器RCC_CFGR的SW位配置。

AHB 总线时钟HCLK：系统时钟SYSCLK经AHB预分频器分频后得到的时钟叫AHB总线时钟，即HCLK。HCLK再通过分频器得到其他外设所需的时钟，片上大部分外设的时钟都是经过HCLK分频得到。

APB2 总线时钟HCLK2：APB2 总线时钟PCLK2 由HCLK经高速APB2 预分频器得到。HCLK2属于高速的总线时钟，片上高速的外设挂载到这条总线上，比如全部的GPIO、USART1、SPI1等。

APB1 总线时钟HCLK1：APB1总线时钟PCLK1 由HCLK经过低速APB1 预分频器得到。HCLK1属于低速的总线时钟，最高为45M，片上低速的外设就挂载到这条总线上，比如USART2/3/4/5、SPI2/3，I2C1/2等。

PHY以太网时钟:

STM32F4要想实现以太网功能，除了有本身内置的MAC之外，还需要外接一个PHY芯片。当使用RMII接口时，PHY芯片只需输出一路时钟给MCU即可。如果是MII接口，PHY芯片则需要提供两路时钟给MCU。

USB PHY 时钟:

stm32F4的USB没有集成PHY，必须外置USB PHY 芯片。当外接USB PHY芯片时，PHY芯片需要给MCU提供一个时钟。

STM32F4时钟信号输出MCO1(PA8),和MCO2(PA9):(MCO最大输出时钟不超过100MHz)，MCO是微控制器时钟输出引脚，主要作用是可以对外提供时钟，相当于一个有源晶振。

MCO1:用户可以配置预分频器(1-5),向MCO1引脚PA8输出4个不同的时钟源：HSI,LSE,HSE,PLL。

MCO2:用户可以配置预分频器(1-5),向MCO2引脚PA9输出4个不同的时钟源：HSE,PLL,SYSCLK, PLLI2S。

AHB和APB区分：

AHB和APB是两种不同的总线协议。

AHB是高级高性能总线。AHB总线连接了存储器和处理器核心，用于高速传输数据和指令。AHB总线的时钟频率由主时钟频率分频器控制，可以达到最高主频的1/1、1/2、1/4或1/8。AHB总线一般用于连接主存储器、DMA等高速外设。

APB是高级外设总线。APB总线连接了低速外设，如串口、SPI、I2C、定时器等，供它们传输数据。APB总线的时钟频率由主时钟频率分频器控制，一般取决于外设的工作频率和性能要求。在STM32系列中，APB总线被分为APB1和APB2两个部分，以支持更多的外设。

AHB总线和APB总线的主要区别在于它们所连接的外设种类和速度等级不同。AHB总线连接的是高速外设，而APB总线连接的是相对较慢的外设。

STM32系列微控制器提供多个时钟源的原因：为满足不同应用场景和需求。首先，STM32微控制器需要提供高精度、稳定的时钟信号。实际应用中，不同的应用场景需要不同时钟精度，而不同时钟精度可通过不同时钟源实现。其次，不同的时钟源可以提供不同的时钟频率或时钟分频器，以满足不同的功耗要求、应用复杂度、通信速率等方面需求。然后，STM32微控制器提供了多个时钟源是为了方便集成外部时钟源。通过提供多个时钟源，STM32可以很容易地与外部时钟源（例如晶体振荡器）进行集成，以提供更精确的时钟信号。总之，STM32提供多个时钟源是为了满足不同的应用需求，包括时钟精度、功耗、应用复杂度、通信速率等方面的要求，同时也方便用户进行外部时钟源的集成。

● STM32F4外设挂载总线框图

● STM32F407-RCC寄存器(常用)

RCC 时钟控制寄存器 (RCC_CR):主要用于配置和控制处理器系统时钟的源、频率、分频和开关等参数。使能时钟源并等待它就绪。
RCC PLL 配置寄存器 (RCC_PLLCFGR)：主要用于配置RCC的PLL多路复用器的参数。
RCC 时钟配置寄存器 (RCC_CFGR)：设置一些分频系数和时钟源的选择。
RCC AHB1 外设时钟使能寄存器 (RCC_AHB1ENR)
RCC AHB2 外设时钟使能寄存器 (RCC_AHB2ENR)
RCC AHB3 外设时钟使能寄存器 (RCC_AHB3ENR)

● 常用RCC库函数

RCC_AHBPeriphClockCmd():使能/失能AHB外设时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd():使能/失能APB2外设时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd():使能/失能APB1外设时钟
RCC_HSICmd():使能/失能HSI晶振                        RCC_PLLConfig():设置PLL时钟源及倍频系数
RCC_PLLCmd():使能/失能PLL输出                       RCC_SYSCLKConfig():设置系统时钟SYSCLK
RCC_HCLKConfig():设置AHB总线时钟HCLK       RCC_PCLK1Config():设置低速APB时钟PCLK1
RCC_PCLK2Config():设置高速APB时钟PCLK2     RCC_USBCLKConfig():设置USB时钟
RCC_ADCCLKConfig():设置ADC时钟                   RCC_LSEConfig():设置LSE晶振
RCC_LSICmd():使能/失能LSE晶振                       RCC_RTCCLKConfig():设置RTC时钟
RCC_RTCCLKCmd():使能/失能RTC时钟             RCC_GetClocksFreq():返回不同片上时钟的频率
RCC_BackupResetCmd():强制/释放后备域复位    RCC_HSEConfig():设置HSE晶振
RCC_GetSYSCLKSource(): 返回用作系统时钟SYSCLK的时钟源
RCC_ITConfig():使能/失能指定的RCC中断
RCC_GetITStatus(): 检查指定的RCC中断是否发生
RCC_ClearITPendingBit():清除RCC的中断待处理位
RCC_GetFlagStatus():检查指定的RCC标志位是否设置