STM32F207是如何将25M晶振时钟转换为120M系统主频时钟的？-电子工程世界

时钟系统介绍

▲时钟系统专业名词缩写

时钟系统关键组成部分

内部高速时钟(HSI)

HSI时钟信号可以通过内部16MHZ的RC振荡器产生，可以直接用于系统时钟或者用于PLL输入。

HSI的RC振荡器的优势是：在最小成本(没有外部器件)情况下提供一个时钟源。它的启动速度要比HSE晶体振荡器更快，但是即使校准频率后，它的精度仍然小于外部晶体振荡器或陶瓷谐振器。

外部高速时钟(HSE)

外部高速时钟信息(HSE)可以通过两个时钟源产生：

① 外部晶体/陶瓷谐振器

② 外部用户时钟

▲两种时钟源接入示意图

主锁相环时钟(PLL)

STM32F2xx具有两个PLL

① 主要的PLL通过HSE或HSI提供时钟，并且有两个输出时钟；

② 专用的PLL(PLLI2S)被用于产生一个精确的时钟去实现高质量音频效果在I2S接口；

HSE/M*N/P得到PLL时钟

关于PLL锁相环说明

从1处输入，3处输出是1的N倍。

3处除以N又作为输入，当1和2的频率一样，就锁定了。(之所以图上是xN,因为从2看向3的)

低速外部时钟(LSE)

LSE是一个32.768KHZ低速外部晶振或陶瓷谐振器。

它的优点：提供低速但是高精度时钟给RTC外设，为时钟/日历或其他时间应用。

低速内部时钟(LSI)

LSI RC作为一个低速时钟源，它可以运行在停止和待机模式中给独立看门狗(IWDG)和自动唤醒(AWU)。它的时钟频率在32MHZ左右。

代码分析

时钟初始化代码在system_stm32f2xx.c文件中，大部分时候我们不需要修改时钟代码的，各个总线的频率我们可以在文件头看到。

=============================================================================

*=============================================================================

* Supported STM32F2xx device revision | Rev B and Y

*-----------------------------------------------------------------------------

* System Clock source | PLL (HSE)

*-----------------------------------------------------------------------------

* SYSCLK(Hz) | 120000000

*-----------------------------------------------------------------------------

* HCLK(Hz) | 120000000

*-----------------------------------------------------------------------------

* AHB Prescaler | 1

*-----------------------------------------------------------------------------

* APB1 Prescaler | 4

*-----------------------------------------------------------------------------

* APB2 Prescaler | 2

*-----------------------------------------------------------------------------

* HSE Frequency(Hz) | 25000000

*-----------------------------------------------------------------------------

* PLL_M | 25

*-----------------------------------------------------------------------------

* PLL_N | 240

*-----------------------------------------------------------------------------

* PLL_P | 2

*-----------------------------------------------------------------------------

* PLL_Q | 5

*-----------------------------------------------------------------------------

* PLLI2S_N | NA

*-----------------------------------------------------------------------------

* PLLI2S_R | NA

*-----------------------------------------------------------------------------

* I2S input clock | NA

*-----------------------------------------------------------------------------

* VDD(V) | 3.3

*-----------------------------------------------------------------------------

* Flash Latency(WS) | 3

*-----------------------------------------------------------------------------

* Prefetch Buffer | ON

*-----------------------------------------------------------------------------

* Instruction cache | ON

*-----------------------------------------------------------------------------

* Data cache | ON

*-----------------------------------------------------------------------------

* Require 48MHz for USB OTG FS, | Enabled

* SDIO and RNG clock |

*-----------------------------------------------------------------------------

*=============================================================================

******************************************************************************

在文件开始定义的有系统时钟频率的全局变量SystemCoreClock，其他地方需要时钟频率，可以直接使用该变量。

uint32_t SystemCoreClock = 120000000;

时钟配置从SystemInit函数执行，调用SystemInit的在汇编文件中startup_stm32f2xx.s（Keil编译环境）。

IMPORT __main

LDR R0, =SystemInit

BLX R0

LDR R0, =__main

BX R0

ENDP

在这里说明一下文档版本的问题：

▲ STM32F20X_User_manual的V7版和V8版对比图

上述两图的区别是系统最大时钟从120MHZ变成了168MHZ，我的理解是同样是STM32F20X，ST由于技术进步或其他，使得新版STM32F207芯片超频支持168MHZ。

下面我们主要分析SystemCoreClock的120M时钟怎么从一个外部25MHZ的HSE得到的。

我们要从25MHZ的外部时钟得到120M的系统时钟，需要上图中标注的重要4点：

1、使能HSE

2、选择HSE作为主PLL的输入时钟

3、主PLL倍频后得到120MHZ时钟

4、系统时钟选择主PLL时钟输出作为系统时钟

我们找到对应的代码

1、使能HSE

/* Enable HSE */

RCC- >CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);

在RCC_CR寄存器(RCCclock control register RCC时钟控制器)中，有打开HSE的控制位

2、选择HSE作为主PLL的输入时钟

/* Configure the main PLL */RCC- >PLLCFGR = PLL_M | (PLL_N < < 6) | (((PLL_P > > 1) -1) < < 16) |

(RCC_PLLCFGR_PLLSRC_HSE) | (PLL_Q < < 24);

RCC_PLLCFGR_PLLSRC_HSE就是配置HSE作为主PLL的输入时钟

3、主PLL倍频后得到120MHZ时钟

/* Configure the main PLL */RCC- >PLLCFGR = PLL_M | (PLL_N < < 6) | (((PLL_P > > 1) -1) < < 16) |

(RCC_PLLCFGR_PLLSRC_HSE) | (PLL_Q < < 24);

4、配置主PLL作为系统时钟的输入时钟

/* Select the main PLL as system clock source */RCC- >CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));

RCC- >CFGR |= RCC_CFGR_SW_PL

对于主PLL的配置寄存器，在RCC_PLLCFGR寄存器中有说明

图片

整理后得知f(out)=f(in)* N / M / P

/* PLL_VCO = (HSE_VALUE or HSI_VALUE / PLL_M) * PLL_N */#define PLL_M 25#define PLL_N 240/* SYSCLK = PLL_VCO / PLL_P */#define PLL_P 2

这样就获得了120M时钟

注意：

PLL_M大于等于2且小于等于63

PLL_N大于等于64且小于等于432

PLL_P只能是2、4、6、或8

但2对应0，4对应1，6对应2，8对应3。

ST并没有使用if或case语句判断，因为对应的数据除以2减去1就是寄存器这两位的值，所以可以按照下面这样写，这种写法值得我们学习。

(((PLL_P > > 1) -1) < < 16)

其他外设的时钟配置时

/* HCLK = SYSCLK / 1*/

RCC- >CFGR |= RCC_CFGR_HPRE_DIV1;

/* PCLK2 = HCLK / 2*/

RCC- >CFGR |= RCC_CFGR_PPRE2_DIV2;

/* PCLK1 = HCLK / 4*/

RCC- >CFGR |= RCC_CFGR_PPRE1_DIV4;

** 备注 **

** 时钟中断**

可以配置外部晶振出错时的中断，还有RCC中断，因此我们可以在外部时钟出问题时，切换为内部时钟，不至于整个系统挂掉。具体见ST给的官方代码。

无源晶振不起振

没有程序，无源晶振是不起振的，需要配置RCC时钟控制寄存器的HSEON位打开或关闭HSE振荡器。

关于APB和PCLK

F207是时钟图没有显示PCLK1和PCLK2，应该就是APB1和APB2

应该指的是一个PCLK应该是PeripheralClock的简称，看F105手册

关键字：STM32F207 引用地址：STM32F207是如何将25M晶振时钟转换为120M系统主频时钟的？

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