STM32系统时钟RCC学习笔记
什么是时钟？
时钟是单片机运行的基础，时钟信号推动单片机内各个部分执行相应的指令，时钟系统就是CPU的脉搏，决定CPU速率，像人的心跳一样 只有有了心跳，人才能做其他的事情，而单片机有了时钟，才能够运行执行指令，才能够做其他的处理 (点灯，串口，ADC)，所以时钟对于单片机来说是十分重要的。
STM32为什么有多个时钟源？
这个问题那肯定只有生产STM32芯片内核的ARM公司才知道为什么？
STM32本身十分复杂，外设十分之多，但我们学习的时候实际并不会一下子用到很多，所需要使用的外设都是比较有限的，但是我们每次使用外设都离不开去配置我们的时钟，使用任何的外设都需要使用时钟才能启动，但并不是所有的外设都需要系统时钟那么高的频率，为了兼容不同速度的设备，有些高速，有些低速，如果都用高速时钟，势必造成浪费 并且，同一个电路，时钟越快功耗越快，同时抗电磁干扰能力也就越弱，所以较为复杂的MCU都是采用多时钟源的方法来解决这些问题。所以STM32便有了多个时钟源组成的时钟系统和时钟树。
总结：
- STM32时钟系统主要的目的就是给相对独立的外设模块提供时钟，也是为了降低整个芯片的耗能。
- 系统时钟是处理器运行时间基准（每一条机器指令一个时钟周期）。
- 时钟是单片机运行的基础，时钟信号推动单片机内各个部分执行相应的指令。
- 一个单片机内存在多个不同的系统时钟，可以适应更多的应用场合。
- 不同的功能模块会有不同的时钟上限，因此提供不同的时钟，也能在一个单片机内放置更多的功能模块。
- 对不同模块的时钟增加开启和关闭功能，可以降低单片机的功耗。
STM32为了低功耗，他将所有的外设时钟都设置为disable(不使能)，用到什么外设，只要打开对应外设的时钟就可以， 其他的没用到的可以还是disable(不使能)，这样耗能就会减少。（注：这就是为什么不管你配置什么功能都需要先打开对应的时钟的原因）
STM32的时钟系统框图
系统时钟SYSCLK的左边部分：系统时钟的时钟源有很多种的选择，左边的部分就是用来设置系统时钟的时钟源的。系统时钟SYSCLK的右边部分：右边的部分则是系统时钟通过AHB预分频器，提供相对应的时钟频率。- 从左到右：各个时钟源 –> 系统时钟来源的设置 –> 各个外设时钟的设置。
时钟系统
1.各个时钟源（左边的部分）
STM32有4个独立的时钟源：HSI、HSE、LSI、LSE
HSI(高速内部时钟)：RC振荡器，频率为8MHz，精度不高；HSE(高速外部时钟)：可接石英/陶瓷谐振器，或者外接时钟源，频率范围为4MHz~16MHz；LSI(低速内部时钟)：RC振荡器，频率为40KHz，提供低功耗时钟；LSE(低速外部时钟)：接频率为32.768KHz的石英晶体；
注：
LSI是作为IWDGCLK(独立看门狗)时钟源和RTC时钟源(实时时钟：年月日时分秒)独立使用,而HSI高速内部时钟HSE高速外部时钟PLL锁相环时钟这三个经过分频或者倍频 作为系统时钟来使用。PLL(锁相环倍频输出)：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，但是其最大输出频率不得超过72MHz(所以我们一般使用STM32Cubmx配置时钟树时，都将系统时钟配置为72MHz),通过倍频之后作为系统时钟的时钟源。（PLL并不是自己产生的时钟源，而是通过其他三个时钟源倍频得到的时钟，所以PLL并不算是一个时钟源）
举个例子：
Keil编写程序是默认的时钟为72Mhz，其实是这么来的：外部晶振(HSE)提供的8MHz（与电路板上的晶振）通过PLLXTPRE分频器后，进入PLLSRC选择开关，进而通过PLLMUL锁相环进行倍频（x9）后，为系统提供72MHz的系统时钟（SYSCLK）。之后是AHB预分频器对时钟信号进行分频，然后为低速外设提供时钟，或者内部RC振荡器(HSI)为8MHz/2为4MHz，进入PLLSRC选择开关，通过PLLMUL锁相环进行倍频（x18）后为72MHz的系统时钟。
2.系统时钟(SYSCLK)
系统时钟有三个时钟源：（最大为72MHz）
- HSI振荡器时钟
- HSE振荡器时钟
- PLL时钟
3.USB时钟
STM32中有一个全速功能的USB模块，其串行接口引擎需要一个频率为48MHz的时钟源。该时钟源只能从PLL输出端获取（唯一的），可以选择为1.5分频或者1分频，也就是，当需要使用USB模块时，PLL必须使能，并且时钟频率配置为48MHz或72MHz
4.把时钟信号输出到外部
STM32可以选择一个时钟信号输出到MCO脚(PA8)上，可以选择为PLL输出的2分频、HSI、HSE、或者系统时钟,可以把时钟信号输出供外部使用
5.系统时钟可以通过AHB分频器给外设提供时钟（时钟框图的右边部分）
时钟框图从左到右：
系统时钟 —>AHB分频器 —> 各个外设分频倍频器 —> 外设时钟的设置右边部分为：系统时钟SYSCLK通过AHB分频器分频后送给各模块使用，
AHB分频器可选择1、2、4、8、16、64、128、256、512分频。其中AHB分频器输出的时钟送给5大模块使用：
- 内核总线：送给AHB总线、内核、内存和DMA使用的
HCLK时钟。 Tick定时器：通过8分频后送给Cortex的系统定时器时钟。I2S总线：直接送给Cortex的空闲运行时钟FCLK。APB1外设：送给APB1分频器。APB1分频器可选择1、2、4、8、16分频，其输出一路供APB1外设使用(PCLK1，最大频率36MHz)，另一路送给通用定时器使用。该倍频器可选择1或者2倍频，时钟输出供定时器2-7使用。APB2外设：送给APB2分频器。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)，另一路送给高级定时器。该倍频器可选择1或者2倍频，时钟输出供定时器1和定时器8使用。
注：
APB2分频器还有一路输出供ADC(模拟数字转换器)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。- 如果
APB预分频器分频系数是1，则定时器时钟频率(TIMxCLK)为PCLKx。否则，定时器时钟频率将为APB预分频器的频率的两倍：TIMxCLK = 2 * PCLKx。
APB1与APB2对应的外设
F1系列
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、UART4、UART5、SPI2、SP3等；APB2上面连接的是高速外设：包括UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、ADC3、所有的普通I/O口（PA-PE）、第二功能I/O（AFIO）口等。
F4系列
和F1系列比较类似：
APB2总线：高级定时器
timer1、timer8，以及通用定时器timer9、 timer10、 timer11，串口UTART1-USART6APB1总线：通用定时器
timer2-timer5，通用定时器timer12-timer14以及基本定时器timer6、timer7，串口UTART2~UTART5，F4系列的系统时钟频率最高能到168MHz
RCC相关的寄存器
- F1系列：
RCC 寄存器结构，RCC_TypeDeff，在文件“stm32f10x.h”中定义如下： typedef struct { vu32 CR; //HSI,HSE,CSS,PLL等的使能 vu32 CFGR; //PLL等的时钟源选择以及分频系数设定 vu32 CIR; // 清除/使能 时钟就绪中断 vu32 APB2RSTR; //APB2线上外设复位寄存器 vu32 APB1RSTR; //APB1线上外设复位寄存器 vu32 AHBENR; //DMA，SDIO等时钟使能 vu32 APB2ENR; //APB2线上外设时钟使能 vu32 APB1ENR; //APB1线上外设时钟使能 vu32 BDCR; //备份域控制寄存器 vu32 CSR; } RCC_TypeDef;RCC初始化
- 采用正常的时候使用的外部时钟，使用HSE时钟，程序设置时钟参数的流程：
- 将
RCC寄存器重新设置为默认值：RCC_DeInit; - 打开外部高速时钟晶振HSE：
RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON); - 等待外部高速时钟晶振工作：
HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp(); - 设置AHB时钟：
RCC_HCLKConfig; - 设置高速AHB时钟：
RCC_PCLK2Config; - 设置低速速AHB时钟：
RCC_PCLK1Config; - 设置PLL：
RCC_PLLConfig; - 打开PLL：
RCC_PLLCmd(ENABLE); - 等待PLL工作：
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET); - 设置系统时钟：
RCC_SYSCLKConfig; - 判断是否PLL是系统时钟：
while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08); - 打开要使用的外设时钟：
RCC_APB2PeriphClockCmd()/RCC_APB1PeriphClockCmd();
代码实现：
- 对
RCC的配置函数（使用外部8MHz晶振），系统时钟SYSCLK为72MHz、APH2为72MHz、APB1为36MHz、USB为48MHz、TIMCLK = 72M。void RCC_Configuration(void) { //----------使用外部RC晶振----------- RCC_DeInit(); //初始化为缺省值 RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON); //使能外部的高速时钟 while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_HSERDY) == RESET); //等待外部高速时钟使能就绪 FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable); //Enable Prefetch Buffer FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2); //Flash 2 wait state RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); //HCLK = SYSCLK RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1); //PCLK2 = HCLK RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2); //PCLK1 = HCLK/2 RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1,RCC_PLLMul_9); //PLLCLK = 8MHZ * 9 =72MHZ RCC_PLLCmd(ENABLE); //Enable PLLCLK while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET); //Wait till PLLCLK is ready RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK); //Select PLL as system clock while(RCC_GetSYSCLKSource()!=0x08); //Wait till PLL is used as system clock source //---------打开相应外设时钟-------------------- RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); //使能APB2外设的GPIOA的时钟 }
时钟监视系统（CSS）
STM32还提供了一个时钟监视系统（CSS），用于监视高速外部时钟（HSE）的工作状态。倘若HSE失效，会自动切换（高速内部时钟）HSI作为系统时钟的输入，保证系统的正常运行。