复位和时钟控制器

RCC ：reset clock control 复位和时钟控制器。

 

1 HSE 高速外部时钟信号（由晶振模块产生）

HSE 是高速的外部时钟信号， 可以由有源晶振或者无源晶振提供，频率从 4-16MHZ 不

等。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。

2 PLL 时钟源

PLL 时钟来源可以有两个，一个来自 HSE ，另外一个是 HSI/2 ，具体用哪个由时钟配置寄存器 CFGR 的位 16 ： PLLSRC 设置。 HSI 是内部高速的时钟信号，频率为 8M ，根据温度和环境的情况频率会有漂移，一般不作为 PLL 的时钟来源。这里我们选 HSE作为 PLL的时钟来源 .

3 PLL 时钟 PLLCLK

通过设置 PLL 的倍频因子，可以对 PLL 的时钟来源进行 倍频 ，倍频因子可以是:[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16] ，具体设置成多少，由时钟配置寄存器 CFGR 的位

21-18 ： PLLMUL[3:0] 设置。我们这里设置为 9 倍频，因为上一步我们设置 PLL 的时钟来源

为 HSE=8M ，所以经过 PLL 倍频之后的 PLL 时钟： PLLCLK = 8M *9 = 72M 。

当确定 PLL 时钟来源的时候， HSE 可以 不分频 或者 2 分频，这个由时钟配置寄存器 CFGR 的位 17 ： PLLXTPRE 设置，我们设置为 HSE 不分频.

4 系统时钟 SYSCLK

系统时钟来源可以是：HSI、PLLCLK、HSE ，具体的时钟配置寄存器 CFGR 的位 1-0：SW[1:0]设置。一般设置系统时钟： SYSCLK = PLLCLK = 72M 。

5 AHB 总线时钟 HCLK

系统时钟 SYSCLK 经过 AHB 预分频器分频之后得到时钟叫 APB 总线时钟，即 HCLK ，

分频因子可以是 :[1,2,4 ， 8 ， 16 ， 64 ， 128 ， 256 ， 512] ，具体的由时钟配置寄存器 CFGR

的位 7-4 ：HPRE[3:0]设置。一般 设置为 1 分频，即 HCLK=SYSCLK=72M。

6  APB2 总线时钟 HCLK2

APB2 总线时钟 PCLK2 由 HCLK经过高速 APB2预分频器 得到，分频因子可以是 :[1,2,4 ，

8 ， 16] ，具体由时钟配置寄存器 CFGR 的位 13-11 ： PPRE2[2:0] 决定。 HCLK2 属于高速的总

线时钟，片上高速的外设就挂载到这条总线上，比如全部的 GPIO 、 USART1 、 SPI1 等。

一般设置为 1 分频，即 PCLK2 = HCLK = 72M。

7 APB1 总线时钟 HCLK1

APB1 总线时钟 PCLK1 由 HCLK 经过低速 APB 预分频器得到 ，分频因子可以是 :[1,2,4 ，

8 ， 16] ，具体的由时钟配置寄存器 CFGR 的位 10-8 ： PRRE1[2:0] 决定。

HCLK1 属于低速的总线时钟，最高为 36M ， 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。 设置为 2 分频，即 PCLK1 = HCLK/2 = 36M。

8 USB 时钟

USB 时钟是由 PLLCLK 经过 USB 预分频器得到 ，分频因子可以是： [1,1.5] ，具体的由

时钟配置寄存器 CFGR 的位 22 ： USBPRE 配置。 USB 的时钟最高是 48M。

9 Cortex 系统时钟

Cortex 系统时钟由 HCLK（AHB总线时钟） 8 分频得到，等于 9M ， Cortex 系统时钟用来 驱动内核的系统定时器 SysTick ， SysTick 一般用于操作系统的时钟节拍，也可以用做普通的定时。

10 ADC 时钟

ADC 时钟由 PCLK2经过 ADC预分频器 得到，分频因子可以是 [2,4,6,8] ，具体的由时钟

配置寄存器 CFGR 的位 15-14 ：ADCPRE[1:0]决定。ADC时钟最高只能是 14M。

鉴于 PCLK2 最高是 72M ，所以只能取28M 和 56M。

11 RTC 时钟、独立看门狗时钟

RTC 时钟可由 HSE/128 分频得到 ，也可由低速外部时钟信号 LSE 提供，频率为

32.768KHZ ，也可由低速内部时钟信号 HSI 提供，具体选用哪个时钟由备份域控制寄存器

BDCR 的位 9-8 ： RTCSEL[1:0] 配置。

独立看门狗的时钟由LSI提供 ，且只能是由 LSI 提供， LSI 是低速的内部时钟信号，频率为 30~60KHZ 直接不等，一般取 40KHZ 。

12 MCO 时钟输出

MCO 是 microcontroller clock output 的缩写，是微控制器时钟输出引脚，在 STM32 F1

系列中 由 PA8 复用所得，主要作用是可以 对外提供时钟，相当于一个有源晶振 。 MCO 的

时钟来源可以是： PLLCLK/2 、 HSI 、 HSE 、 SYSCLK ，具体选哪个由时钟配置寄存器

CFGR 的位 26-24 ： MCO[2:0] 决定。

13 硬件设计

RCC 是单片机内部资源，不需要外部电路。通过 LED 闪烁的频率来直观的判断不同系

统时钟频率对软件延时的效果。

14 软件设计

我们编写两个 RCC 驱动文件， bsp_clkconfig.h 和 bsp_clkconfig.c ，用来存放 RCC 系统

时钟配置函数。

   编程步骤

1 、开启 HSE/HSI ，并等待 HSE/HSI 稳定

2 、设置 AHB 、 APB2 、 APB1 的预分频因子

3 、设置 PLL 的时钟来源，和 PLL 的倍频因子，设置各种频率主要就是在这里设置

4 、开启 PLL ，并等待 PLL 稳定

5 、把 PLLCK 切换为系统时钟 SYSCLK

6 、读取时钟切换状态位，确保 PLLCLK 被选为系统时钟

使用 HSE 配置系统时钟

1 void HSE_SetSysClock( uint32_t pllmul)

2 {

3 __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStartUpStatus = 0;

4

5 // 把 RCC 外设初始化成复位状态

6 RCC_DeInit();

7

8 // 使能 HSE ，开启外部晶振，秉火 STM32F103 系列开发板用的是 8M

9 RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

10

11 // 等待 HSE 启动稳定

12 HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

13

14 // 只有 HSE 稳定之后则继续往下执行

15 if (HSEStartUpStatus == SUCCESS) {

16 //-----------------------------------------------------------------//

17 // 这两句是操作 FLASH 闪存用到的，如果不操作 FLASH ，这两个注释掉也没影响

18 // 使能 FLASH 预存取缓冲区

19 FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

20

21 // SYSCLK 周期与闪存访问时间的比例设置，这里统一设置成 2

22 // 设置成 2 的时候， SYSCLK 低于 48M 也可以工作，如果设置成 0 或者 1 的时候，

23 // 如果配置的 SYSCLK 超出了范围的话，则会进入硬件错误，程序就死了

24 // 0 ： 0 < SYSCLK <= 24M

25 // 1 ： 24< SYSCLK <= 48M

26 // 2 ： 48< SYSCLK <= 72M

27 FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);

28 //-----------------------------------------------------------------//

29

30 // AHB 预分频因子设置为 1 分频， HCLK = SYSCLK

31 RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

32

33 // APB2 预分频因子设置为 1 分频， PCLK2 = HCLK

34 RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

35

36 // APB1 预分频因子设置为 1 分频， PCLK1 = HCLK/2

37 RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

38

39 //----------------- 设置各种频率主要就是在这里设置 -------------------//

40 // 设置 PLL 时钟来源为 HSE ，设置 PLL 倍频因子

41 // PLLCLK = 8MHz * pllmul

42 RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, pllmul);

43 //-------------------------------------------------------------//

44

45 // 开启 PLL

46 RCC_PLLCmd(ENABLE);

47

48 // 等待 PLL 稳定

49 while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET) {

50 }

51

52 // 当 PLL 稳定之后，把 PLL 时钟切换为系统时钟 SYSCLK

53 RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

54

55 // 读取时钟切换状态位，确保 PLLCLK 被选为系统时钟

56 while (RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08) {

57 }

58 } else {

59 // 如果 HSE 开启失败，那么程序就会来到这里，用户可在这里添加出错的代码处理

60 // 当 HSE 开启失败或者故障的时候，单片机会自动把 HSI 设置为系统时钟，

61 // HSI 是内部的高速时钟， 8MHZ

62 while (1) {

63 }

64 }

65 }

使用 HSI 配置系统时钟

1 void HSI_SetSysClock( uint32_t pllmul)

2 {

3 __IO uint32_t HSIStartUpStatus = 0;

4

5 // 把 RCC 外设初始化成复位状态

6 RCC_DeInit();

7

8 // 使能 HSI

9 RCC_HSICmd(ENABLE);

10

11 // 等待 HSI 就绪

12 HSIStartUpStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSIRDY;

13

14 // 只有 HSI 就绪之后则继续往下执行

15 if (HSIStartUpStatus == RCC_CR_HSIRDY) {

16 //-------------------------------------------------------------//

17 // 这两句是操作 FLASH 闪存用到的，如果不操作 FLASH ，这两个注释掉也没影响

18 // 使能 FLASH 预存取缓冲区

19 FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

20

21 // SYSCLK 周期与闪存访问时间的比例设置，这里统一设置成 2

22 // 设置成 2 的时候， SYSCLK 低于 48M 也可以工作，如果设置成 0 或者 1 的时候，

23 // 如果配置的 SYSCLK 超出了范围的话，则会进入硬件错误，程序就死了

24 // 0 ： 0 < SYSCLK <= 24M

25 // 1 ： 24< SYSCLK <= 48M

26 // 2 ： 48< SYSCLK <= 72M

27 FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);

28 //------------------------------------------------------------//

29

30 // AHB 预分频因子设置为 1 分频， HCLK = SYSCLK

31 RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

32

33 // APB2 预分频因子设置为 1 分频， PCLK2 = HCLK

34 RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

35

36 // APB1 预分频因子设置为 1 分频， PCLK1 = HCLK/2

37 RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

38

39 //----------- 设置各种频率主要就是在这里设置 -------------------//

40 // 设置 PLL 时钟来源为 HSE ，设置 PLL 倍频因子

41 // PLLCLK = 4MHz * pllmul

42 RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSI_Div2, pllmul);

43 //-- -----------------------------------------------------//

44

45 // 开启 PLL

46 RCC_PLLCmd(ENABLE);

47

48 // 等待 PLL 稳定

49 while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET) {

50 }

51

52 // 当 PLL 稳定之后，把 PLL 时钟切换为系统时钟 SYSCLK

53 RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

54

55 // 读取时钟切换状态位，确保 PLLCLK 被选为系统时钟

56 while (RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08) {

57 }

58 } else {

59 // 如果 HSI 开启失败，那么程序就会来到这里，用户可在这里添加出错的代码处理

60 // 当 HSE 开启失败或者故障的时候，单片机会自动把 HSI 设置为系统时钟，

61 // HSI 是内部的高速时钟， 8MHZ

62 while (1) {

63 }

64 }

65 }

HSI 必须 2 分频之后才能作为 PLL 的时钟来源，所以使用 HSI 时，最大的系统时

钟 SYSCLK 只能是 HSI/2*16=4*16=64MHZ 。

函数调用举例： HSI_SetSysClock(RCC_PLLMul_9); 则设置系统时钟为： 4MHZ * 9 =

36MHZ 。

软件延时

1 void Delay(__IO uint32_t nCount)

2 {

3 for (; nCount != 0; nCount--);

4 }

软件延时函数，使用不同的系统时钟，延时时间不一样，可以通过 LED 闪烁的频率来

判断。

MCO 输出

在 STM32F103 系列中， PA8 可以复用为 MCO 引脚，对外提供时钟输出，我们也可以

用示波器监控该引脚的输出来判断我们的系统时钟是否设置正确

MCO GPIO 初始化

1 /*

2 * 初始化 MCO 引脚 PA8

3 * 在 F103 系列中 MCO 引脚只有一个，即 PA8 ，在 F4 系列中， MCO 引脚有两个

4 */

5 void MCO_GPIO_Config( void )

6 {

7 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

8 // 开启 GPIOA 的时钟

9 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

10

11 // 选择 GPIO8 引脚

12 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;

13

14 // 设置为复用功能推挽输出

15 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

16

17 // 设置 IO 的翻转速率为 50M

18 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

19

20 // 初始化 GPIOA8

21 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

22 }

输出时钟选择

1 // 设置 MCO 引脚输出时钟，用示波器即可在 PA8 测量到输出的时钟信号，

2 // 我们可以把 PLLCLK/2 作为 MCO 引脚的时钟来检测系统时钟是否配置准确

3 // MCO 引脚输出可以是 HSE,HSI,PLLCLK/2,SYSCLK

4 //RCC_MCOConfig(RCC_MCO_HSE);

5 //RCC_MCOConfig(RCC_MCO_HSI);

6 //RCC_MCOConfig(RCC_MCO_PLLCLK_Div2);

7 RCC_MCOConfig(RCC_MCO_SYSCLK);

主函数

1 int main( void )

2 {

3 // 程序来到 main 函数之前，启动文件： statup_stm32f10x_hd.s 已经调用

4 // SystemInit() 函数把系统时钟初始化成 72MHZ

5 // SystemInit() 在 system_stm32f10x.c 中定义

6 // 如果用户想修改系统时钟，可自行编写程序修改

7

8 // 重新设置系统时钟，这时候可以选择使用 HSE 还是 HSI

9

10 // 使用 HSE 时， SYSCLK = 8M * RCC_PLLMul_x, x:[2,3,...16], 最高是 128M

11 HSE_SetSysClock(RCC_PLLMul_9);

12

13 // 使用 HSI 时， SYSCLK = 4M * RCC_PLLMul_x, x:[2,3,...16], 最高是 64MH

14 //HSI_SetSysClock(RCC_PLLMul_16);

15

16 // MCO 引脚初始化

17 MCO_GPIO_Config();

18

19 // 设置 MCO 引脚输出时钟，用示波器即可在 PA8 测量到输出的时钟信号，

20 // 我们可以把 PLLCLK/2 作为 MCO 引脚的时钟来检测系统时钟是否配置准确

21 // MCO 引脚输出可以是 HSE,HSI,PLLCLK/2,SYSCLK

22 //RCC_MCOConfig(RCC_MCO_HSE);

23 //RCC_MCOConfig(RCC_MCO_HSI);

24 //RCC_MCOConfig(RCC_MCO_PLLCLK_Div2);

25 RCC_MCOConfig(RCC_MCO_SYSCLK);

26

27 // LED 端口初始化

28 LED_GPIO_Config();

29 while (1) {

30 LED1( ON ); // 亮

31 Delay(0x0FFFFF);

32 LED1( OFF ); // 灭

33 Delay(0x0FFFFF);

34 }

35 }