一文精通STM32时钟树-以F401为例

原创 云深之无迹 2025-02-05 14:03

主要就是主要和次级

关键就是这个时钟树了

首先就是所有的时钟都有使能功能。

也有一些默认的时钟分频

可通过多个预分频器配置 AHB 频率、高速 APB (APB2) 和低速 APB (APB1)。
AHB 域的最大频率为 168 MHz。
高速 APB2 域的最大允许频率为 84 MHz。
速 APB1 域的最大允许频率为 42 MHz。

TR为带料,每次选的时候都迷惑

是一个中间的型号

涵盖这俩类子型号

参考手册

是256KB的大内存版本

可以看到都整合到了总线上面

I-Code:此总线用于将 CPU 内核的指令总线连接到 Flash 指令接口。通过此总线可执行预取操作。
D-Code:此总线用于将 CPU 的 D-Code 总线(数据加载和调试访问)连接到 Flash 数据接口。
S总线用于将 Cortex™-M4F 数据总线和 64 KB CCM 数据 RAM 连接到总线矩阵。内核通过此总线进行立即数加载和调试访问。此总线访问的对象是包含代码或数据的存储器(内部Flash 或通过 FSMC 的外部存器)。

通过一个AHB连接所有外设

flash慢,这里还使用了一个缓存器。内存高达64KB,USB可以看到是一个直接的外设。

有两个DMA

GPIO都在AHB1上面,速度最大84Mhz,就在高性能的主干线上面。DMA也是。

APB1和2都在角落里面,右下角

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、USART2、USART3等。

APB2上面连接的是高速外设包括USART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、GPIO等。

APB2也可以到84M

看样子,是AHB转到了APB的

右边是APB1的外设线,可以到42M

在使用外设的时候一定看时钟

一般我们有自己的晶振

第二种

需要在这里开启外部晶振

就是这样的一条线

HSE(High Speed External):高速外部时钟源,通常为晶振。HSE也是STM32芯片的默认时钟源之一,其频率范围可以在1MHz到25MHz之间。HSE可以作为系统时钟和PLL锁相环输入,还可以经过128分频后输入给RTC。

靠上一点是HSI

高速内部时钟源(Internal),时钟频率为8MHz。HSI是STM32芯片默认的时钟源之一,因为其时钟稳定性和精度较高。可作为系统时钟或PLL锁相环的输入。

HSI 时钟信号由内部 16 MHz RC 振荡器生成,可直接用作系统时钟,或者用作 PLL 输入。
HSI RC 振荡器的优点是成本较低(无需使用外部组件)。此外,其启动速度也要比HSE晶振快,但即使校准后,其精度也不及外部晶振或陶瓷谐振器。

两个PLL

作用在此,PLL就是可以让系统工作到最大频率

我发现-PLL:锁相环倍频输出 可以让后面的时钟跑满

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。

时钟环路是这样的

锁相环的作用包括:
  1. 时钟信号重构:锁相环可以将不稳定的输入时钟信号转换为稳定的输出时钟信号,以提高系统时钟的精度和稳定性。
  2. 时钟信号分频:锁相环可以将高频率的时钟信号按照一定比例分频,以适应不同的系统时钟需求。
  3. 时钟信号倍频:锁相环可以将低频率的时钟信号按照一定比例倍频,以适应高速系统时钟的需求。
  4. 频率合成:锁相环可以将不同频率的输入信号合成为一种新的频率信号,以适应某些特定的应用,例如无线通信。
  5. 相位检测:锁相环可以检测输入信号的相位差异,并将其与参考信号的相位进行比较,以实现相位同步。

SYSCLK是指系统时钟,是指计算机系统的主时钟信号,也是整个系统的主时钟。SYSCLK信号的频率决定了整个系统的运行速度和性能。
在微处理器系统中,SYSCLK信号通常由晶体振荡器或其他外部时钟源提供,然后经过分频、倍频等处理后,作为CPU、内存、外设等各个部分的时钟信号。SYSCLK信号的频率越高,系统运行速度越快,但同时也会增加功耗和热量等问题。

RTC和IWDG是独立的时钟系统

LSE 晶振是 32.768 kHz 低速外部 (LSE) 晶振或陶瓷谐振器,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。
RTC时钟是指实时时钟(Real-Time Clock),是计算机系统中一种独立于CPU的时钟源,用于提供系统的实时时钟功能。与SYSCLK不同,RTC时钟一般不受系统运行状态的影响,即使系统处于关机状态,RTC时钟也可以继续运行。
RTC时钟通常由一个独立的晶体振荡器提供,其频率通常为32.768kHz。RTC时钟的精度和稳定性很高,可以保证系统的时间精度和稳定性。

呦西

看门狗时钟是一种硬件定时器,它在计算机系统中用于监控系统的运行状态,当系统出现异常或死锁等情况时,看门狗时钟可以重启系统以恢复正常运行。看门狗时钟通常由一个独立的计数器和一个独立的晶体振荡器组成,其工作原理类似于定时器。

要使能

可以看到激活了

直接从HCLK出去的

Systick是一种硬件定时器,是ARM Cortex-M系列芯片中的一种系统时钟,它提供了一个简单的计时器,用于计算器芯片的时间。所以可以说Systick属于时钟的一种。
Systick计时器由计数器和中断控制器组成,它的计数器可以在芯片上电后自动开始计数,时间间隔由寄存器SYST_RVR来设置,一般设置为1ms。当计数器达到设定值时,Systick计时器就会触发一个中断,通过中断处理函数可以实现各种定时任务。

这里

HCLK为高性能总线AHB(advanced high-performance bus)提供时钟信号。由系统时钟SYSCLK分频得到,一般不分频时等于系统时钟,是给外设使用的。

还有一个FCLK

FCLK(free running clock)是自由运行时钟,为CPU内核提供时钟信号。我们所说的CPU主频为xxHz,指的就是这个时钟信号频率,CPU时钟周期就是1/FCLK。
“自由”表现在它不来自系统时钟HCLK,在系统时钟停止时FCLK也继续运行。FCLK用作采样中断或者为调试模块计时。在处理器休眠时,通过FCLK可以采样到中断和跟踪休眠事件。Cortex-M3内核的FCLK和HCLK互相同步、互相平衡,保证Cortex-M3的延迟相同。
我个人感觉是可以通过观测FCLK来推测HCLK。

这个时钟也可以输出

MCO是STM32系列芯片中的一个时钟输出引脚,全称为Master Clock Output。MCO引脚可以将芯片内部的时钟信号输出到外部,用于连接到其他芯片或模块中,例如外部时钟源、LCD显示器等。
MCO引脚可以输出多种类型的时钟信号,包括系统时钟、PLL时钟、HSE时钟等。输出的时钟信号频率和类型可以通过寄存器设置来控制,以满足不同的应用需求。同时,MCO引脚还可以通过GPIO复用功能来使用,实现其他功能,如输入捕获、输出比较等。

RCC里面开启

挨着的

在看就是可以输出了

我比较严谨,看到了这里的区别

原因是这个定时器时钟就是专门给定时器的

APB2分频器可选择1、2、4、8、16分频,其输出一路供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。

对的

该倍频器可选择1或者2倍频,时钟输出供定时器1使用。另外,APB2分频器还有一路输出供ADC分频器使用,分频后送给ADC模块使用。

ADC分频器可选择为2、4、6、8分频。这个没有办法知道。

看图确实是有个分频的

ADC在APB2上面挂着

确实啊

也可以看中文版的

就是这个地方

https://www.st.com.cn/zh/microcontrollers-microprocessors/stm32f401rc.html#documentation
https://mcu.eetrend.com/blog/2021/100113928.html

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