1.STM32时钟


-  STM32有5个时钟源:HSI、HSE、LSI、LSE、PLL 
-  HSI是高速内部时钟,RC振荡器,频率为16MHz,精度不高。可以直接作为系统时钟或者用作PLL时钟输入。 
-  HSE是高速外部时钟,可接石英/陶瓷谐振器,或者接外部时钟源,频率范围为4MHz~26MHz。 
-  LSI是低速内部时钟,RC振荡器,频率为32kHz,提供低功耗时钟。主要供独立看门狗和自动唤醒单元使用。 
-  LSE是低速外部时钟,接频率为32.768kHz的石英晶体。RTC 
-  PLL为锁相环倍频输出。 STM32F4有三个PLL: 
-  主PLL(PLL)由HSE或者HSI提供时钟信号,并具有两个不同的输出时钟。 
①第一个输出PLLP用于生成高速的系统时钟(最高180MHz)
②第二个输出PLLQ为48M时钟,用于USB OTG FS时钟,随机数发生器的时钟和SDIO时钟。
-  第一个专用PLL(PLLI2S)生成精确时钟,在I2S和SAI1上实现高品质音频 N是用于PLLI2S vco的倍频系数,其取值范围是:192~432; R是I2S时钟的分频系数,其取值范围是:2~7; Q是SAI时钟分频系数,其取值范围是:2~15;P没用到。 
-  第二个专用PLL(PLLSAI)同样用于生成精确时钟,用于SAI1输入时钟,同时还为LCD_TFT接口提供精确时钟。 N是用于PLLSAI vco的倍频系数,其取值范围是:192~432; Q是SAI时钟分频系数,其取值范围是:2~15; R是LTDC时钟的分频系数,其取值范围是:2~7;P没用到。 
-  PLLCLK=HSE*N/(M * P),可以通过改变N、M、P改变PLLCLK的频率 
-  系统时钟SYSCLK可来源于三个时钟源: 
 ①、HSI振荡器时钟
 ②、HSE振荡器时钟
 ③、PLL时钟
-  任何外设在使用之前,必须使能相应的时钟 
-  STM32F4时钟信号输出MCO1(PA8)和MCO2(PC9),MCO1:用户可以配置预分频器(1~ 5)向MCO1引脚PA8输出4个不同的时钟源:HIS、LSE、HSE、PLL。MCO2:用户可以配置预分频器(1~ 5)向MCO2引脚PC9输出4个不同的时钟源:HSE、PLL、SYSCLK、PLLI2S 。MCO最大输出时钟不超过100MHz。 
-  RCC时钟控制相关寄存器定义在stm32f429xx.h中。结构体: RCC_TypeDef;RCC时钟相关定义和函数在文件stm32f4xx_hal_rcc.h、stm32f4xx_hal_rcc.c 。 
2.Stm32_Clock_Init
在CORE-startup_stm32f429xx.s文件中找到Reset_Handler,这一部分代码作用是引导程序,可以看到先执行SystemInit函数再执行main。
; Reset handler
Reset_Handler    PROCEXPORT  Reset_Handler             [WEAK]IMPORT  SystemInitIMPORT  __mainLDR     R0, =SystemInitBLX     R0LDR     R0, =__mainBX      R0ENDP; Dummy Exception Handlers (infinite loops which can be modified)
可以在USER-system_stm32f7xx.c文件中找到SystemInit函数。其中/* Set HSION bit */可以看出系统初始化之后默认使用HSI作为系统时钟来源,因为不知道外部时钟是否准备好。
void SystemInit(void)
{/* FPU settings ------------------------------------------------------------*/#if (__FPU_PRESENT == 1) && (__FPU_USED == 1)SCB->CPACR |= ((3UL << 10*2)|(3UL << 11*2));  /* set CP10 and CP11 Full Access */#endif/* Reset the RCC clock configuration to the default reset state ------------*//* Set HSION bit */RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;/* Reset CFGR register */RCC->CFGR = 0x00000000;/* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;/* Reset PLLCFGR register */RCC->PLLCFGR = 0x24003010;/* Reset HSEBYP bit */RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;/* Disable all interrupts */RCC->CIR = 0x00000000;/* Configure the Vector Table location add offset address ------------------*/
#ifdef VECT_TAB_SRAMSCB->VTOR = RAMDTCM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM */
#elseSCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH */
#endif
}
时钟配置一般步骤:
- 使能PWR时钟:调用函数 _HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE()。
- 设置调压器输出电压级别:调用函数 _HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG()。
- 选择是否开启Over-Driver功能:调用函数HAL_PWREx_EnableOverDrive()。
- 配置时钟源相关参数:调用函数HAL_RCC_OscConfig()。
- 配置系统时钟源以及AHB,APB1和APB2的分频系数:调用函数HAL_RCC_ClockConfig()。
在STSTEM-sys.c文件中找到Stm32_Clock_Init函数:
//时钟设置函数
//Fvco=Fs*(plln/pllm);
//Fsys=Fvco/pllp=Fs*(plln/(pllm*pllp));
//Fusb=Fvco/pllq=Fs*(plln/(pllm*pllq));//Fvco:VCO频率
//Fsys:系统时钟频率
//Fusb:USB,SDIO,RNG等的时钟频率
//Fs:PLL输入时钟频率,可以是HSI,HSE等. 
//plln:主PLL倍频系数(PLL倍频),取值范围:64~432.
//pllm:主PLL和音频PLL分频系数(PLL之前的分频),取值范围:2~63.
//pllp:系统时钟的主PLL分频系数(PLL之后的分频),取值范围:2,4,6,8.(仅限这4个值!)
//pllq:USB/SDIO/随机数产生器等的主PLL分频系数(PLL之后的分频),取值范围:2~15.//外部晶振为25M的时候,推荐值:plln=432,pllm=25,pllp=2,pllq=9.
//得到:Fvco=25*(432/25)=432Mhz
//     Fsys=432/2=216Mhz
//     Fusb=432/9=48Mhz
//返回值:0,成功;1,失败
void Stm32_Clock_Init(u32 plln,u32 pllm,u32 pllp,u32 pllq)
{HAL_StatusTypeDef ret = HAL_OK;RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStructure; RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStructure;__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); //使能PWR时钟__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);//设置调压器输出电压级别,以便在器件未以最大频率工作RCC_OscInitStructure.OscillatorType=RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;    //时钟源为HSERCC_OscInitStructure.HSEState=RCC_HSE_ON;                      //打开HSERCC_OscInitStructure.PLL.PLLState=RCC_PLL_ON;				   //打开PLLRCC_OscInitStructure.PLL.PLLSource=RCC_PLLSOURCE_HSE;          //PLL时钟源选择HSERCC_OscInitStructure.PLL.PLLM=pllm;	//主PLL和音频PLL分频系数(PLL之前的分频)RCC_OscInitStructure.PLL.PLLN=plln; //主PLL倍频系数(PLL倍频)RCC_OscInitStructure.PLL.PLLP=pllp; //系统时钟的主PLL分频系数(PLL之后的分频)RCC_OscInitStructure.PLL.PLLQ=pllq; //USB/SDIO/随机数产生器等的主PLL分频系数(PLL之后的分频)ret=HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStructure);//初始化if(ret!=HAL_OK) while(1);ret=HAL_PWREx_EnableOverDrive(); //开启Over-Driver功能if(ret!=HAL_OK) while(1);//选中PLL作为系统时钟源并且配置HCLK,PCLK1和PCLK2RCC_ClkInitStructure.ClockType=(RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK|RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2);RCC_ClkInitStructure.SYSCLKSource=RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;//设置系统时钟时钟源为PLLRCC_ClkInitStructure.AHBCLKDivider=RCC_SYSCLK_DIV1;//AHB分频系数为1RCC_ClkInitStructure.APB1CLKDivider=RCC_HCLK_DIV4;//APB1分频系数为4RCC_ClkInitStructure.APB2CLKDivider=RCC_HCLK_DIV2;//APB2分频系数为2ret=HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStructure,FLASH_LATENCY_7);//同时设置FLASH延时周期为7WS,也就是8个CPU周期。if(ret!=HAL_OK) while(1);
}
对于 __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();可以在stm32fxx_hal_rcc.h中找到:
#define __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE()   do { \__IO uint32_t tmpreg; \SET_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_PWREN);\/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \tmpreg = READ_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_PWREN);\UNUSED(tmpreg); \} while(0)	
因为后面设置调压器输出电压级别和选择是否开启Over-Driver功能要用到PWR时钟,所以先使能PWR时钟。
对于以下两函数头文件,都位于HALLIB-stm32f7xx_hal_rcc.h文件中
- 配置时钟源相关参数:调用函数HAL_RCC_OscConfig()。
- 配置系统时钟源以及AHB,APB1和APB2的分频系数:调用函数HAL_RCC_ClockConfig()。
HAL_StatusTypeDef HAL_RCC_OscConfig(RCC_OscInitTypeDef *RCC_OscInitStruct);
HAL_StatusTypeDef HAL_RCC_ClockConfig(RCC_ClkInitTypeDef *RCC_ClkInitStruct, uint32_t FLatency);
HAL_RCC_OscConfig函数配置时钟源相关参数
选中RCC_OscInitTypeDef找到它的定义:
首先根据TYPE判断操作的是哪个时钟源,然后再对相应的时钟源配置。
typedef struct
{uint32_t OscillatorType;       /*!< The oscillators to be configured.This parameter can be a value of @ref RCC_Oscillator_Type                   */uint32_t HSEState;             /*!< The new state of the HSE.This parameter can be a value of @ref RCC_HSE_Config                        */uint32_t LSEState;             /*!< The new state of the LSE.This parameter can be a value of @ref RCC_LSE_Config                        */uint32_t HSIState;             /*!< The new state of the HSI.This parameter can be a value of @ref RCC_HSI_Config                        */uint32_t HSICalibrationValue;   /*!< The HSI calibration trimming value (default is RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT).This parameter must be a number between Min_Data = 0x00 and Max_Data = 0x1F */uint32_t LSIState;             /*!< The new state of the LSI.This parameter can be a value of @ref RCC_LSI_Config                        */RCC_PLLInitTypeDef PLL;        /*!< PLL structure parameters                                                    */      }RCC_OscInitTypeDef;
其中的RCC_PLLInitTypeDef:可以看到里面有对PLL时钟源等一系列配置。
typedef struct
{uint32_t PLLState;   /*!< The new state of the PLL.This parameter can be a value of @ref RCC_PLL_Config                      */uint32_t PLLSource;  /*!< RCC_PLLSource: PLL entry clock source.This parameter must be a value of @ref RCC_PLL_Clock_Source               */           uint32_t PLLM;       /*!< PLLM: Division factor for PLL VCO input clock.This parameter must be a number between Min_Data = 2 and Max_Data = 63    */        uint32_t PLLN;       /*!< PLLN: Multiplication factor for PLL VCO output clock.This parameter must be a number between Min_Data = 50 and Max_Data = 432  */uint32_t PLLP;       /*!< PLLP: Division factor for main system clock (SYSCLK).This parameter must be a value of @ref RCC_PLLP_Clock_Divider             */uint32_t PLLQ;       /*!< PLLQ: Division factor for OTG FS, SDMMC and RNG clocks.This parameter must be a number between Min_Data = 2 and Max_Data = 15    */
#if defined (STM32F765xx) || defined (STM32F767xx) || defined (STM32F769xx) || defined (STM32F777xx) || defined (STM32F779xx)uint32_t PLLR;       /*!< PLLR: Division factor for DSI clock.This parameter must be a number between Min_Data = 2 and Max_Data = 7    */
#endif /* STM32F767xx || STM32F769xx || STM32F777xx || STM32F779xx */  }RCC_PLLInitTypeDef;   
调用HAL_RCC_OscConfig函数的方法如下:首先设置一下RCC_OscInitTypeDef类型的结构体。
    RCC_OscInitStructure.OscillatorType=RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;    //时钟源为HSERCC_OscInitStructure.HSEState=RCC_HSE_ON;                      //打开HSERCC_OscInitStructure.PLL.PLLState=RCC_PLL_ON;				   //打开PLLRCC_OscInitStructure.PLL.PLLSource=RCC_PLLSOURCE_HSE;          //PLL时钟源选择HSERCC_OscInitStructure.PLL.PLLM=pllm;	//主PLL和音频PLL分频系数(PLL之前的分频)RCC_OscInitStructure.PLL.PLLN=plln; //主PLL倍频系数(PLL倍频)RCC_OscInitStructure.PLL.PLLP=pllp; //系统时钟的主PLL分频系数(PLL之后的分频)RCC_OscInitStructure.PLL.PLLQ=pllq; //USB/SDIO/随机数产生器等的主PLL分频系数(PLL之后的分频)ret=HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStructure);//初始化
如果要配置HSI:可以找到RCC_OSCILLATORTYPE_HSE的定义,然后发现如下代码块,在RCC_OscInitStructure.OscillatorType=RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;代码中,将RCC_OSCILLATORTYPE_HSE修改成RCC_OSCILLATORTYPE_HSI即可。
#define RCC_OSCILLATORTYPE_NONE            ((uint32_t)0x00000000U)
#define RCC_OSCILLATORTYPE_HSE             ((uint32_t)0x00000001U)
#define RCC_OSCILLATORTYPE_HSI             ((uint32_t)0x00000002U)
#define RCC_OSCILLATORTYPE_LSE             ((uint32_t)0x00000004U)
#define RCC_OSCILLATORTYPE_LSI             ((uint32_t)0x00000008U)
同样的方法可以配置其他的成员变量。
可以理解main函数的Stm32_Clock_Init,可以找到:Stm32_Clock_Init(432,25,2,9); //设置时钟,216Mhz
然后找到Stm32_Clock_Init的定义,void Stm32_Clock_Init(u32 plln,u32 pllm,u32 pllp,u32 pllq)
由于外部晶振是25M,现在Stm32_Clock_Init第二个参数pllm是25,因此外部晶振是25M经过/M后,变成1。然后*n再/p最后得到216M 。

HAL_RCC_ClockConfig配置系统时钟源以及AHB,APB1和APB2的分频系数
然后再看一下HAL_RCC_ClockConfig函数,HAL_StatusTypeDef HAL_RCC_ClockConfig(RCC_ClkInitTypeDef *RCC_ClkInitStruct, uint32_t FLatency)
对于第一个参数RCC_ClkInitTypeDef 在HALLIB-stm32f7xx_hal_rcc.h文件中可找到:
/*** @brief  RCC System, AHB and APB busses clock configuration structure definition  */
typedef struct
{uint32_t ClockType;             /*!< The clock to be configured.This parameter can be a value of @ref RCC_System_Clock_Type */uint32_t SYSCLKSource;          /*!< The clock source (SYSCLKS) used as system clock.This parameter can be a value of @ref RCC_System_Clock_Source    */uint32_t AHBCLKDivider;         /*!< The AHB clock (HCLK) divider. This clock is derived from the system clock (SYSCLK).This parameter can be a value of @ref RCC_AHB_Clock_Source       */uint32_t APB1CLKDivider;        /*!< The APB1 clock (PCLK1) divider. This clock is derived from the AHB clock (HCLK).This parameter can be a value of @ref RCC_APB1_APB2_Clock_Source */uint32_t APB2CLKDivider;        /*!< The APB2 clock (PCLK2) divider. This clock is derived from the AHB clock (HCLK).This parameter can be a value of @ref RCC_APB1_APB2_Clock_Source */}RCC_ClkInitTypeDef;
对于第一个ClockType它可以选择哪些值:也可以在HALLIB-stm32f7xx_hal_rcc.h文件找到
#define RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK             ((uint32_t)0x00000001U)
#define RCC_CLOCKTYPE_HCLK               ((uint32_t)0x00000002U)
#define RCC_CLOCKTYPE_PCLK1              ((uint32_t)0x00000004U)
#define RCC_CLOCKTYPE_PCLK2              ((uint32_t)0x00000008U)
对应于时钟系统:可以配置SYSCLK、HCLK、PCLK

SYSCLK、HCLK、PCLK都是占用不同的位,而且HAL_RCC_ClockConfig里面是用if进行判断而不是ifelse,所以可用或运算配置时钟。
//选中PLL作为系统时钟源并且配置HCLK,PCLK1和PCLK2RCC_ClkInitStructure.ClockType=(RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK|RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2);RCC_ClkInitStructure.SYSCLKSource=RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;//设置系统时钟时钟源为PLLRCC_ClkInitStructure.AHBCLKDivider=RCC_SYSCLK_DIV1;//AHB分频系数为1RCC_ClkInitStructure.APB1CLKDivider=RCC_HCLK_DIV4;//APB1分频系数为4RCC_ClkInitStructure.APB2CLKDivider=RCC_HCLK_DIV2;//APB2分频系数为2ret=HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStructure,FLASH_LATENCY_7);//同时设置FLASH延时周期为7WS,也就是8个CPU周期。配置调压器输出级别:
__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);//设置调压器输出电压级别,以便在器件未以最大频率工作。
首先找到__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG的定义:可以发现是通过PWR->CR寄存器来配置的。
-  VOS[1:0] =“0x01”时,fHCLK 最大值为 144 MHz。 
-  VOS[1:0] =“0x10”时,fHCLK 最大值为 168 MHz。激活过驱动模式可将其扩展到 
 180 MHz。
-  VOS[1:0] =“0x11”时,fHCLK 最大值为 180 MHz。激活过驱动模式可将其扩展到 
 216 MHz。
#define __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(__REGULATOR__) do {                                                     \__IO uint32_t tmpreg;                               \MODIFY_REG(PWR->CR1, PWR_CR1_VOS, (__REGULATOR__)); \/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */  \tmpreg = READ_BIT(PWR->CR1, PWR_CR1_VOS);           \UNUSED(tmpreg);                                     \} while(0)
对于__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG的参数,可以找到:
#define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1         PWR_CR1_VOS
#define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2         PWR_CR1_VOS_1
#define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3         PWR_CR1_VOS_0
通过 ret=HAL_PWREx_EnableOverDrive(); //可以开启Over-Driver功能
配置FLASH等待周期
HAL_RCC_ClockConfig还有一个参数uint32_t FLatency,可以找到:
/** @defgroup FLASH_Latency FLASH Latency* @{*/
#define FLASH_LATENCY_0                FLASH_ACR_LATENCY_0WS   /*!< FLASH Zero Latency cycle      */
#define FLASH_LATENCY_1                FLASH_ACR_LATENCY_1WS   /*!< FLASH One Latency cycle       */
#define FLASH_LATENCY_2                FLASH_ACR_LATENCY_2WS   /*!< FLASH Two Latency cycles      */
#define FLASH_LATENCY_3                FLASH_ACR_LATENCY_3WS   /*!< FLASH Three Latency cycles    */
#define FLASH_LATENCY_4                FLASH_ACR_LATENCY_4WS   /*!< FLASH Four Latency cycles     */
#define FLASH_LATENCY_5                FLASH_ACR_LATENCY_5WS   /*!< FLASH Five Latency cycles     */
#define FLASH_LATENCY_6                FLASH_ACR_LATENCY_6WS   /*!< FLASH Six Latency cycles      */
#define FLASH_LATENCY_7                FLASH_ACR_LATENCY_7WS   /*!< FLASH Seven Latency cycles    */
#define FLASH_LATENCY_8                FLASH_ACR_LATENCY_8WS   /*!< FLASH Eight Latency cycles    */
#define FLASH_LATENCY_9                FLASH_ACR_LATENCY_9WS   /*!< FLASH Nine Latency cycles     */
#define FLASH_LATENCY_10               FLASH_ACR_LATENCY_10WS  /*!< FLASH Ten Latency cycles      */
#define FLASH_LATENCY_11               FLASH_ACR_LATENCY_11WS  /*!< FLASH Eleven Latency cycles   */
#define FLASH_LATENCY_12               FLASH_ACR_LATENCY_12WS  /*!< FLASH Twelve Latency cycles   */
#define FLASH_LATENCY_13               FLASH_ACR_LATENCY_13WS  /*!< FLASH Thirteen Latency cycles */
#define FLASH_LATENCY_14               FLASH_ACR_LATENCY_14WS  /*!< FLASH Fourteen Latency cycles */
#define FLASH_LATENCY_15               FLASH_ACR_LATENCY_15WS  /*!< FLASH Fifteen Latency cycles  */
/*** @}*/
CPU 时钟 (HCLK) 频率对应的等待周期数是通过一张表对应的:

然后就可以写:ret=HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStructure,FLASH_LATENCY_7);//同时设置FLASH延时周期为7WS,也就是8个CPU周期。