Cotex-M3内核STM32F10XX系列时钟及其配置方法

一、背景
　　最近做个项目，需要使用STM32，还是以前一样的观点，时钟就是MCU心脏，供血即时钟频率输出，想要弄明白一个MCU，时钟是一个非常好的切入点。言归正传，网上已经有太多大神详述过STM32的详细配置方法了，在此就简单介绍下STM32时钟系统，以及如何配置做个简单记录，方便以后的快速开发。

二、正文
　　废话不多说，上一张STM32F10xx的时钟树图：

　　

　　由图可知，STM32F10XX有两级时钟
　　第一级时钟
　　　　* 高速内部时钟（HSI）
　　　　* 锁相环时钟（PLLCLK)
　　　　* 高速外部时钟（HSE）
　　第二级时钟
　　　　* 低速内部时钟（LSI）
　　　　* 低速外部时钟（LSE）

　　又由图可知，
　　　　* HSE由外部晶振从"OSC_OUT","OSC_IN"两脚输入提供。
　　　　* LSE由外部晶振从"OSC32_OUT","OSC32_IN"两脚输入提供。
　　　　* HSI由8MHZ高速内部RC震荡电路提供。
　　　　* LSI由40kHZ低速内部RC震荡电路提供。

　　STM32F10XX还可通过MCO脚向外提供时钟输出。时钟来源有PLLCLK/HSI/HSE/SYSCLK，由MCO选择器来选择。

　　研究过时钟来源，再来研究时钟的去向，MCU自身要能正常运作，即需要一个时钟，这个时钟既是系统时钟(SYSCLK)，而基本上所有外设的时钟均来自于这个系统时钟(SYSCLk)。然后由系统时钟对外提供各种外设时钟。详见图。　　

　　当然，也有例外，USB时钟必须为48MHZ，这里的USB时钟(USBCLK)由PLLCLK直接提供，RTC时钟 (RTCCLK)也不是来源于系统时钟(SYSCLK)，详见图。　　

　　时钟结构大体也就如此，不再深究，网上有许多更加深入的讲解，接下来说说如何去配置。用代码来说明问题：

　　先贴文件"system_stm32f10x.c"，此文件即库文件。里面有一个很重要的函数"SystemInit()"

　　解析过STM32启动代码的朋友都应该知道，这个函数跑在进入main函数之前，里面做的事情即是配置系统时钟。代码如下：

void SystemInit (void)
{
  /* Reset the RCC clock configuration to the default reset state(for debug purpose) */
  /* Set HSION bit */
  RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;
 
  /* Reset SW, HPRE, PPRE1, PPRE2, ADCPRE and MCO bits */
    #ifndef STM32F10X_CL
      RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF8FF0000;
    #else
      RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF0FF0000;
    #endif /* STM32F10X_CL */   
 
      /* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */
      RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;
 
      /* Reset HSEBYP bit */
      RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;
 
      /* Reset PLLSRC, PLLXTPRE, PLLMUL and USBPRE/OTGFSPRE bits */
      RCC->CFGR &= (uint32_t)0xFF80FFFF;
 
    #ifdef STM32F10X_CL
      /* Reset PLL2ON and PLL3ON bits */
      RCC->CR &= (uint32_t)0xEBFFFFFF;
 
      /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
      RCC->CIR = 0x00FF0000;
 
      /* Reset CFGR2 register */
      RCC->CFGR2 = 0x00000000;
    #elif defined (STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL) || (defined 
 
STM32F10X_HD_VL)
      /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
      RCC->CIR = 0x009F0000;
 
      /* Reset CFGR2 register */
      RCC->CFGR2 = 0x00000000;
    #else
      /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
      RCC->CIR = 0x009F0000;
    #endif /* STM32F10X_CL */
 
    #if defined (STM32F10X_HD) || (defined STM32F10X_XL) || (defined STM32F10X_HD_VL)
      #ifdef DATA_IN_ExtSRAM
        SystemInit_ExtMemCtl();
      #endif /* DATA_IN_ExtSRAM */
    #endif 
 
      /* Configure the System clock frequency, HCLK, PCLK2 and PCLK1 prescalers */
      /* Configure the Flash Latency cycles and enable prefetch buffer */
      SetSysClock();    //此函数在该函数末尾                                            
 
    #ifdef VECT_TAB_SRAM
      SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal 
 
SRAM. */
    #else
      SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal 
 
FLASH. */
    #endif                                                                              
 
}
 
static void SetSysClock(void)
{
    // 根据宏定义来设置时钟。
    #ifdef SYSCLK_FREQ_HSE
      SetSysClockToHSE();
    #elif defined SYSCLK_FREQ_24MHz
      SetSysClockTo24();
    #elif defined SYSCLK_FREQ_36MHz
      SetSysClockTo36();
    #elif defined SYSCLK_FREQ_48MHz
      SetSysClockTo48();
    #elif defined SYSCLK_FREQ_56MHz
      SetSysClockTo56();
    #elif defined SYSCLK_FREQ_72MHz
      SetSysClockTo72();    // 以设置成最大频率72MHZ为例
    #endif
 
     /* If none of the define above is enabled, the HSI is used as System clock
        source (default after reset) */
}
 
static void SetSysClockTo72(void)
{
  __IO uint32_t StartUpCounter = , HSEStatus = ;
 
  /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/
  /* Enable HSE */
  RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);
 
  /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */
  do
  {
    HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
    StartUpCounter++;
  } while((HSEStatus == ) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));
 
  if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
  {
    HSEStatus = (uint32_t)0x01;
  }
  else
  {
    HSEStatus = (uint32_t)0x00;
  }  
 
  if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
  {
    /* Enable Prefetch Buffer */
    FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;
 
    /* Flash 2 wait state */
    FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
    FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_2;    
 
    /* HCLK = SYSCLK */
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
 
    /* PCLK2 = HCLK */
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
 
    /* PCLK1 = HCLK */
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;
 
#ifdef STM32F10X_CL
    /* Configure PLLs ------------------------------------------------------*/
    /* PLL2 configuration: PLL2CLK = (HSE / 5) * 8 = 40 MHz */
    /* PREDIV1 configuration: PREDIV1CLK = PLL2 / 5 = 8 MHz */
 
    RCC->CFGR2 &= (uint32_t)~(RCC_CFGR2_PREDIV2 | RCC_CFGR2_PLL2MUL |
                              RCC_CFGR2_PREDIV1 | RCC_CFGR2_PREDIV1SRC);
    RCC->CFGR2 |= (uint32_t)(RCC_CFGR2_PREDIV2_DIV5 | RCC_CFGR2_PLL2MUL8 |
                             RCC_CFGR2_PREDIV1SRC_PLL2 | RCC_CFGR2_PREDIV1_DIV5);
 
    /* Enable PLL2 */
    RCC->CR |= RCC_CR_PLL2ON;
    /* Wait till PLL2 is ready */
    while((RCC->CR & RCC_CR_PLL2RDY) == )
    {
    }
 
    /* PLL configuration: PLLCLK = PREDIV1 * 9 = 72 MHz */
    RCC->CFGR &= (uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLXTPRE | RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLMULL);
    RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLXTPRE_PREDIV1 | RCC_CFGR_PLLSRC_PREDIV1 |
                            RCC_CFGR_PLLMULL9);
#else
    /*  PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */
    RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
                                        RCC_CFGR_PLLMULL));
    RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL9);
#endif /* STM32F10X_CL */
 
    /* Enable PLL */
    RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
 
    /* Wait till PLL is ready */
    while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == )
    {
    }
 
    /* Select PLL as system clock source */
    RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;    
 
    /* Wait till PLL is used as system clock source */
    while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08)
    {
    }
  }
  else
  { /* If HSE fails to start-up, the application will have wrong clock
         configuration. User can add here some code to deal with this error */
  }
}    

　　

　　文件"system_stm32f10x.c"的属性默认被设置为只读文件，最好不要更改里面的东西，毕竟启动以及复位之后，最先运行的是这个文件内的函数。

　　如果想要更改MCU时钟频率，建议自己写一个函数来进行更改，代码如下：

/**
  * @brief  配置系统时钟(72MHz)
  * @param  None
  * @retval None
  */
void RCC_Configuration(void)
{
    ErrorStatus HSEStartUpStatus;
 
    RCC_DeInit();
    RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
    HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
    if(HSEStartUpStatus == SUCCESS) {
        FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
        FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
        // HCLK(AHBCLK) = SYSCLK = 72MHZ
        RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
        // APB2CLK = HCLK = 72MHZ
        RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
        // APB1CLK = HCLK/4 = 18MHZ
        RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div4);
        // 选择PLLCLK为输入时钟，PLLMUL9倍频. 8MHZ*9 = 72MHZ
        RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
        RCC_PLLCmd(ENABLE);
        while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET){
　　　　　　　　;
        }
        //PLL作为系统时钟的输入
        RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
        while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08) {         
　　　　　　　　;
        }
    }
}

　　至此，记录完毕。

记录地点：深圳WZ

记录时间：2016年8月16日