简单来说,时钟就是单片机的脉冲,是单片机的驱动源。 使用任何外设时,必须打开相应的时钟。 这样做的好处是,如果某个外设不使用,则其时钟关闭,可以降低系统的功耗,达到节能的目的,实现低功耗。 每一个时钟周期,系统都会处理一步数据,这样工作就不会中断。
二、原理
首先,任何外设都需要时钟,如51单片机、stm32、430等,因为寄存器是由D触发器组成的。 向触发器写入东西,前提是有时钟输入。
51单片机不需要配置时钟,因为打开时钟后就可以使用所有功能,并且该时钟默认打开。 例如,有一个水库,有很多门。 这些门默认是打开的,所以每次水都会从每扇门中流出。 当我们需要的时候,我们可以直接使用任何一扇门的水。 然而,也存在一个问题。 水也会从其他未使用的门中流出,这意味着它也在消耗能源。 这里的蓄水池可以被认为是能量,门可以被认为是各个外设的使用状态,时钟可以被认为是门开关。 stm32之所以功耗低,是因为它默认将所有门设置为禁用。 当您需要使用哪扇门时,您可以打开哪扇门。 也就是说,无论使用什么外设,只要打开相应外设的时钟即可。 就是这样。 其他不使用的可以禁用,这样就会减少能耗。
51单片机中,一个时钟包揽一切,而stm32时钟有分工,每种时钟的频率都不一样,因为不一定所有时钟都有最高频率,只要够用就行,就像一个门出来的水的大小,我只要洗个脸,但是出来的水就像洪水一样,这是gg,并且消耗大量的能量,所以不同的时钟也会有频率差异,或者可以在配置时配置时钟分频。
拓展:为什么先配置时钟,再配置GPIO(功能模块)
所有寄存器都需要时钟来配置。 该寄存器由D触发器组成。 只有当时钟发送时,触发器才能被重写。
任何MCU的任何外设都需要时钟,8051也是如此; 为了让用户更好的控制功耗,STM32对于每个外设的时钟都有一个开关,可以让用户精确控制和关闭不必要的设备。 ,达到节省电源的目的。
51单片机不需要配置IO时钟,只是因为默认使用相同的时钟,这样很方便,但这样的话功耗就无法降低。
例如,某个功能可能不需要,但它仍然运行。
stm32需要配置时钟,这样可以去掉那些不需要的功能的功耗。
当要关闭某个IO时,只需关闭其对应的时钟使能即可。 然而,在51中,使用IO时不设置IO时钟。 在STM32中,有外部时钟和内部时钟。 因此,对时钟等进行一些研究。
ARM芯片都是这样。 外设在获得时钟后通常可以设置其寄存器(即它只能使用该外设)。 对于STM32、LPC1XXX等都是如此。
这样做的目的是为了节省功耗,使用所谓的时钟门控技术。
这也属于电路中同步电路的范畴:同步电路总是需要1个时钟。
3. 分类
时钟发生器用于产生时钟并提供给CPU和外部硬件设备。
系统时钟共有以下三个。
(1)主系统时钟
① 通过在X1和X2上连接振荡器,振荡电路产生fx=1至20MHZ的时钟;
② 使用内部高速振荡器产生fRH=8MHZ 的时钟。
(2)子系统时钟
①在XT1和XT2之间接一个fXT=32.768KHZ的振荡器;
②通过XT2引脚提供外部子系统时钟fexclks=32.768KHZ。
(3) 内部低速振荡时钟(看门狗定时器时钟)
①内部低速振荡器,以fRL=240KHZ的时钟振荡。 该时钟不能用作CPU 时钟。
4.配置
1、STM32中有五个时钟源,分别是HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。
①HSI为高速内部时钟,RC振荡器,频率为8MHz。
②HSE是高速外部时钟,可以连接石英/陶瓷谐振器或外部时钟源。 频率范围为4MHz~16MHz。
③LSI为低速内部时钟,RC振荡器,频率为40kHz。
④LSE为低速外部时钟,连接频率为32.768kHz的石英晶体。
⑤PLL为锁相环倍频输出,其时钟输入源可选择HSI/2、HSE或HSE/2。 倍频器可选择2~16倍,但最大输出频率不得超过72MHz。
2、如果在STM32上不使用外部晶振,OSC_IN和OSC_OUT的连接方法:如果使用内部RC振荡器而不是外部晶振,请按照以下方法:
①对于100脚或144脚产品,OSC_IN应接地,OSC_OUT应悬空。
② 对于100脚以下的产品,有两种连接方式: 第一种:OSC_IN和OSC_OUT分别通过10K电阻接地。 该方法可以提高EMC性能; 类型2:将OSC_IN和OSC_OUT分别重新映射到PD0和PD1,然后将PD0和PD1配置为推挽输出并输出'0'。 这种方法可以降低功耗并节省2个外部电阻(与上述相比)。
3、使用HSE时钟,程序设置时钟参数过程:
01、将RCC寄存器复位为默认值RCC_DeInit;
02、打开外部高速时钟晶振HSERCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
03、等待外部高速时钟晶振工作 HSEStartUpStatus=RCC_WaitForHSEStartUp();
04.设置AHB时钟RCC_HCLKConfig;
05.设置高速AHB时钟RCC_PCLK2Config;
06.设置低速AHB时钟RCC_PCLK1Config;
07.设置PLLRCC_PLLConfig;
08. 打开 PLLRCC_PLLCmd(ENABLE);
09.等待PLL工作 while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY)==RESET)
10、设置系统时钟RCC_SYSCLKConfig;
11、判断PLL是否为系统时钟 while(RCC_GetSYSCLKSource()!=0x08)
12、打开要使用的外设时钟RCC_APB2PeriphClockCmd()/RCC_APB1PeriphClockCmd()
4、以下是STM32软件固件库的程序中对RCC的配置函数(使用外部8MHz晶振)
/******************************************************** **********************************
*函数名称:RCC_Configuration
*说明:RCC配置(使用外部8MHz晶振)
*输入:无
*输出:无
*返回:无
****************************************************** *********************************/
无效RCC_配置(无效)
/*重置外设RCC寄存器为默认值*/
RCC_DeInit();
/*设置外部高速晶振(HSE)*/
RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);//RCC_HSE_ON——HSE晶振开启(ON)
/*等待HSE开始振动*/
HSEStartUpStatus=RCC_WaitForHSEStartUp();
if(HSEStartUpStatus==SUCCESS)//SUCCESS:HSE晶振稳定并准备就绪
/*设置AHB时钟(HCLK)*/
RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);//RCC_SYSCLK_Div1——AHB时钟=系统时钟
/*设置高速AHB时钟(PCLK2)*/
RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);//RCC_HCLK_Div1——APB2时钟=HCLK
/*设置低速AHB时钟(PCLK1)*/
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);//RCC_HCLK_Div2——APB1时钟=HCLK/2
/*设置FLASH存储器延迟时钟周期数*/
FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);//FLASH_Latency_22延迟周期
/*选择FLASH预取缓存模式*/
FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);//预取缓存使能
/*设置PLL时钟源和倍频系数*/
RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1,RCC_PLLMul_9);
//PLL输入时钟=HSE时钟频率; RCC_PLLMul_9——PLL输入时钟x9
/*使能锁相环*/
RCC_PLLCmd(启用);
/*检查指定的RCC标志(PLL就绪标志)是否置位*/
而(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY)==重置)
/*设置系统时钟(SYSCLK)*/
RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
//RCC_SYSCLKSource_PLLCLK——选择PLL作为系统时钟
/*PLL返回用作系统时钟的时钟源*/
while(RCC_GetSYSCLKSource()!=0x08)//0x08:PLL作为系统时钟
}
/*启用或禁用APB2外设时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|
RCC_APB2Periph_GPIOC,启用);
//RCC_APB2Periph_GPIOAGPIOA时钟
//RCC_APB2Periph_GPIOBGPIOB时钟
//RCC_APB2Periph_GPIOCGPIOC时钟
//RCC_APB2Periph_GPIODGPIOD时钟
5、时钟频率
STM32F103中8M的内部振荡经过倍频后最大可以达到72M。 目前,TI的M3系列芯片最高主频可以达到80M。
在stm32固件库3.0中,时钟频率的选择得到了极大的简化,很多原有的操作都在后台进行。 系统提供的函数是SystemInit()。 但调用前需要进行一些宏定义设置。 具体设置在system_stm32f10x.c文件中。
文件开头有这样的定义:
//#定义SYSCLK_FREQ_HSE HSE_Value
//#定义SYSCLK_FREQ_20MHz 20000000
//#定义SYSCLK_FREQ_36MHz 36000000
//#定义SYSCLK_FREQ_48MHz 48000000
//#定义SYSCLK_FREQ_56MHz 56000000
#定义SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000
ST官方推荐的外部晶振是8M,所以库函数的设置假设你的硬件已经连接了8M晶振进行计算。 以上是默认晶振为8M时推荐的CPU频率选择。 此处选择:
#定义SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000
即103系列可以达到的最大值是72M。
然后继续阅读这个C文件
#elif 定义SYSCLK_FREQ_72MHz
const uint32_t 系统频率 = SYSCLK_FREQ_72MHz;
const uint32_t SystemFrequency_SysClk = SYSCLK_FREQ_72MHz;
const uint32_t SystemFrequency_AHBClk = SYSCLK_FREQ_72MHz;
const uint32_t SystemFrequency_APB1Clk = (SYSCLK_FREQ_72MHz/2);
const uint32_t SystemFrequency_APB2Clk = SYSCLK_FREQ_72MHz;
这是CPU运行72M时各个系统的速度。 它们是:硬件频率、系统时钟、AHB总线频率、APB1总线频率、APB2总线频率。 往下看,看到这个:
#elif 定义SYSCLK_FREQ_72MHz
静态无效 SetSysClockTo72(void);
这是定义72M时设置时钟的函数。 该函数由SetSysClock()函数调用,并且
SetSysClock()函数由SystemInit()函数调用。 最后,SystemInit() 函数被您调用。
所以设置系统时钟的过程是:
首先,用户程序调用SystemInit()函数,该函数是一个库函数。 然后,在SystemInit()函数中,在对一些寄存器进行必要的初始化之后,调用SetSysClock()函数。 SetSysClock() 函数基于#define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000 宏。 定义,知道需要调用函数SetSysClockTo72(),所以有很多麻烦复杂的设置^然后,CPU开始运行,速度为72M。 虽然有点繁琐,但是大家只需要知道用户需要设置Frequency即可,程序中只做了两件事:
第一个:system_stm32f10x.c中#define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000
第二:调用SystemInit()