5 STM32系列MCU时钟系统配置

STM32时钟系统主讲人：靳光明教学目标认识时钟树课堂总结配置系统时钟2教学目标

在数字系统中，所有部件要正常工作，都离不开时钟。STM32的时钟是学习、应用的难点和重点。难：

时钟系统复杂、灵活

时钟源多（片内、片外）

选择设置多样重：

每个外设都必须要使用时钟学习时钟首先从STM32的时钟类型入手，从理解几个重要的概念起步。时钟树：从时钟输入到输出的拓扑关系图

看懂

每种外设的时钟配置——掌握正确设置STM32系列MCU时钟STM32系列MCU时钟认识时钟树1什么是时钟？2认识时钟树（F1）3认识时钟树（F4）4认识时钟树（F7）5认识时钟树（F7）时钟是单片机的脉搏，搞懂时钟走向及关系，对单片机使用至关重要！1.1，什么是时钟？简单来说，时钟是具有周期性的脉冲信号，最常用的是占空比50%的方波STM32系列MCU时钟STM32系列MCU时钟1.2，认识时钟树（F1）时钟源名称频率材料用途高速外部振荡器(HSE)4~16MHz晶体/陶瓷SYSCLK/RTC低速外部振荡器(LSE)32.768KHz晶体/陶瓷RTC高速内部振荡器(HSI)8MHzRCSYSCLK低速内部振荡器(LSI)40KHzRCRTC/IWDGH：highL：lowS：speedI：internalE：external符号作用时钟安全系统(CSS)如果HSE启动失败，切换到HSI，可进NMI中断自由运行时钟(FCLK)用于采样中断和调试模块计时，休眠仍有效STM32F103时钟树简图*2~*16HSEHSILSISYSCLKHCLKAPB136M(max)APB272M(max)外设外设RTCIWDGLSE4~16MHz8MHz40KHz32.768KHz时钟源、锁相环：HAL_RCC_OscConfig()系统时钟、总线：HAL_RCC_ClockConfig()使能外设时钟：__HAL_RCC_PPP_CLK_ENABLE()扩展外设时钟(RTC/ADC/USB)：HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig()///内核外设/2/1、2PLL72MHz(max)STM32系列MCU时钟STM32CubeMX时钟树（F103）STM32系列MCU时钟STM32系列MCU时钟1什么是时钟？2认识时钟树（F1）3认识时钟树（F4）4认识时钟树（F7）5认识时钟树（F7）认识时钟树STM32系列MCU时钟1.3，认识时钟树（F407）时钟源名称频率材料用途高速外部振荡器(HSE)4~26MHz晶体/陶瓷SYSCLK/RTC低速外部振荡器(LSE)32.768KHz晶体/陶瓷RTC高速内部振荡器(HSI)16MHzRCSYSCLK低速内部振荡器(LSI)32KHzRCRTC/IWDGH：highL：lowS：speedI：internalE：externalSTM32系列MCU时钟1.3，认识时钟树（F429）STM32F4时钟树简图HSEHSILSISYSCLKHCLKRTCIWDGLSE4~26MHz16MHz32KHz32.768KHz时钟源、PLL：HAL_RCC_OscConfig()系统时钟、总线：HAL_RCC_ClockConfig()使能外设时钟：__HAL_RCC_PPP_CLK_ENABLE()扩展外设时钟(PLLI2S/I2S/LTDC/RTC等)：HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig()////MPLL*N/P/QAPB1APB2内核外设外设外设F407：168MHzF429：180MHzF407：84MHzF429：90MHzF407：42MHzF429：45MHz外设STM32系列MCU时钟STM32CubeMX时钟树（F407）STM32系列MCU时钟STM32CubeMX时钟树（F429）STM32系列MCU时钟STM32CubeMX时钟树（F429）USB相关例程的系统时钟配置STM32系列MCU时钟1，认识时钟树1.1，什么是时钟？1.2，认识时钟树（F1）1.3，认识时钟树（F4）1.4，认识时钟树（F7）1.5，认识时钟树（H7）STM32系列MCU时钟STM32系列MCU时钟1.4，认识时钟树（F7）时钟源名称频率材料用途高速外部振荡器(HSE)4~26MHz晶体/陶瓷SYSCLK/RTC低速外部振荡器(LSE)32.768KHz晶体/陶瓷RTC高速内部振荡器(HSI)16MHzRCSYSCLK低速内部振荡器(LSI)32KHzRCRTC/IWDGH：highL：lowS：speedI：internalE：externalSTM32F7时钟树简图HSEHSILSISYSCLKHCLKRTCIWDGLSE4~26MHz16MHz32KHz32.768KHz时钟源、锁相环：HAL_RCC_OscConfig()系统时钟、总线：HAL_RCC_ClockConfig()使能外设时钟：__HAL_RCC_PPP_CLK_ENABLE()扩展外设时钟(PLLI2S/PLLSAI/RTC等)：HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig()////MPLL*N/P/QAPB1APB2内核外设外设外设216MHz(max)108MHz(max)54MHz(max)外设STM32系列MCU时钟STM32CubeMX时钟树（F767/F750）STM32系列MCU时钟1，认识时钟树1.1，什么是时钟？1.2，认识时钟树（F1）1.3，认识时钟树（F4）1.4，认识时钟树（F7）1.5，认识时钟树（H7）STM32系列MCU时钟STM32系列MCU时钟1.5，认识时钟树（H7）时钟源名称频率材料用途高速外部振荡器(HSE)4~48MHz晶体/陶瓷SYSCLK/RTC低速外部振荡器(LSE)32.768KHz晶体/陶瓷IWDG/RTC/AWU高速内部振荡器(HSI)64MHzRCSYSCLK低速内部振荡器(LSI)32KHzRCIWDG/RTC/AWU高速内部振荡器(HSI48)48MHzRCUSB低功耗内部振荡器(CSI)4MHzRCSYSCLK(低功耗)辅助型时钟系统作用时钟安全系统(CSS)如果HSE启动失败，切换到HSI，可进NMI中断特殊时钟恢复系统(CRS)可实时自动调整振荡器频率，确保高精度时钟STM32系列MCU时钟STM32系列MCU时钟STM32H7时钟树简图DIVM1HSIHSESYSCLKHCLK240M(max)AXI外设4~48MHz64MHz/CPUCSI4MHzsys_d1cpre_ck480M(max)AHB3APB3AHB1\2APB1APB2AHB4APB4外设外设外设外设外设外设外设SystickDIVN1DIVP1DIVQ1DIVR1fracn1外设外设DIVM2DIVN2DIVP2DIVQ2DIVR2fracn2外设外设外设//////APB1~4总线的时钟频率：120MHz(max)//HSI48USBPLL1PLL2*////*///STM32H7时钟树-低频部分简图LSIRTCIWDGLSE32KHz32.768KHz时钟源、PLL1：HAL_RCC_OscConfig()系统时钟、总线：HAL_RCC_ClockConfig()使能外设时钟：__HAL_RCC_PPP_CLK_ENABLE()扩展外设时钟(PLL2/PLL3/LTDC/USB等)：HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig()STM32系列MCU时钟STM32CubeMX时钟树（H7）HSE时钟频率为8MHzSTM32系列MCU时钟STM32CubeMX时钟树（H7）HSE时钟频率为25MHzSTM32系列MCU时钟STM32CubeMX时钟树（H7）STM32系列MCU时钟2，配置系统时钟2.1，系统时钟配置步骤2.2，外设时钟使能和失能2.3，sys_stm32_clock_init函数（F1）2.4，sys_stm32_clock_init函数（F4/F7）2.5，sys_stm32_clock_init函数（H7）STM32系列MCU时钟1，配置HSE_VALUE3，选择时钟源，配置PLL4，选择系统时钟源，配置总线分频器告诉HAL库外部晶振频率，stm32xxxx_hal_conf.h通过HAL_RCC_OscConfig()函数设置通过HAL_RCC_ClockConfig()函数设置3+4+5=sys_stm32_clock_init()2.1，系统时钟配置步骤5，配置扩展外设时钟（可选）通过HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig()函数设置2，调用SystemInit()函数（可选）在启动文件中调用，

在system_stm32xxxx.c定义STM32系列MCU时钟2.2，外设时钟使能和失能HAL库使能某个外设时钟的方法，如：

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

/*使能GPIOA时钟*/我们要使用某个外设，必需先使能该外设时钟！！！HAL库禁止某个外设时钟的方法，如：__HAL_RCC_GPIOA_CLK_DISABLE();

/*禁止GPIOA时钟*/STM32系列MCU时钟2.3，sys_stm32_clock_init函数（F1）1，HAL_RCC_OscConfig()函数2，HAL_RCC_ClockConfig()函数STM32系列MCU时钟1，HAL_RCC_OscConfig()函数（F1）HAL_StatusTypeDefHAL_RCC_OscConfig(RCC_OscInitTypeDef*RCC_OscInitStruct)typedef

struct

{

uint32_tOscillatorType;

/*选择需要配置的振荡器*/

uint32_tHSEState;

/*HSE状态*/

uint32_tHSEPredivValue;

/*HSE预分频值*/

uint32_tLSEState;

/*LSE状态*/

uint32_tHSIState;

/*HSI状态*/

uint32_tHSICalibrationValue;

/*HSI校准值*/

uint32_tLSIState;

/*LSI状态*/

RCC_PLLInitTypeDefPLL;

/*PLL结构体*/

}RCC_OscInitTypeDef;typedef

struct

{

uint32_tPLLState;

/*PLL状态*/

uint32_tPLLSource;

/*PLL时钟源*/

uint32_tPLLMUL;

/*PLL倍频系数*/

}RCC_PLLInitTypeDef;STM32系列MCU时钟HAL_StatusTypeDefHAL_RCC_ClockConfig(RCC_ClkInitTypeDef*RCC_ClkInitStruct,uint32_tFLatency)typedef

struct

{

uint32_tClockType;

/*要配置的时钟（SYSCLK/HCLK/PCLK1/PCLK2）*/

uint32_tSYSCLKSource;

/*系统时钟源*/

uint32_tAHBCLKDivider;

/*AHB时钟预分频系数*/

uint32_tAPB1CLKDivider;

/*APB1时钟预分频系数*/

uint32_tAPB2CLKDivider;

/*APB2时钟预分频系数*/

}RCC_ClkInitTypeDef;uint32_tFLatency#defineFLASH_LATENCY_00x00000000U /*FLASH0个等待周期*/

#defineFLASH_LATENCY_1FLASH_ACR_LATENCY_0 /*FLASH1个等待周期*/

#defineFLASH_LATENCY_2FLASH_ACR_LATENCY_1 /*FLASH2个等待周期*/实际设置FLASH_ACR寄存器LATENCY位域，请参考《

STM32F10xxx闪存编程参考手册.pdf》3.1小节2，HAL_RCC_ClockConfig函数（F1）STM32系列MCU时钟2，配置系统时钟2.1，系统时钟配置步骤2.2，外设时钟使能和失能2.3，sys_stm32_clock_init函数（F1）2.4，sys_stm32_clock_init函数（F4/F7）2.5，sys_stm32_clock_init函数（H7）STM32系列MCU时钟2.4，sys_stm32_clock_init函数（F4/F7）1，HAL_RCC_OscConfig()函数2，HAL_RCC_ClockConfig()函数STM32系列MCU时钟HAL_StatusTypeDefHAL_RCC_OscConfig(RCC_OscInitTypeDef*RCC_OscInitStruct)typedef

struct

{

uint32_tOscillatorType;

/*选择需要配置的振荡器*/

uint32_tHSEState;

/*HSE状态*/

uint32_tLSEState;

/*LSE状态*/

uint32_tHSIState;

/*HSI状态*/

uint32_tHSICalibrationValue;

/*HSI校准微调值，范围0x0~0x1F*/

uint32_tLSIState;

/*LSI状态*/

RCC_PLLInitTypeDefPLL;

/*PLL结构体*/

}RCC_OscInitTypeDef;typedef

struct

{

uint32_tPLLState;

/*PLL状态*/

uint32_tPLLSource;

/*PLL时钟源*/

uint32_tPLLM;

/*PLL分频系数M*/

uint32_tPLLN;

/*PLL倍频系数N*/

uint32_tPLLP;

/*PLL分频系数P*/

uint32_tPLLQ;

/*PLL分频系数Q*/

}RCC_PLLInitTypeDef;

1，HAL_RCC_OscConfig()函数（F4/F7）STM32系列MCU时钟HAL_StatusTypeDefHAL_RCC_ClockConfig(RCC_ClkInitTypeDef*RCC_ClkInitStruct,uint32_tFLatency)typedef

struct

{

uint32_tClockType;

/*要配置的时钟（SYSCLK/HCLK/PCLK1/PCLK2）*/

uint32_tSYSCLKSource;

/*系统时钟源*/

uint32_tAHBCLKDivider;

/*AHB时钟预分频系数*/

uint32_tAPB1CLKDivider;

/*APB1时钟预分频系数*/

uint32_tAPB2CLKDivider;

/*APB2时钟预分频系数*/

}RCC_ClkInitTypeDef;uint32_tFLatency#defineFLASH_LATENCY_0FLASH_ACR_LATENCY_0WS /*FLASH0个等待周期*/

#defineFLASH_LATENCY_1FLASH_ACR_LATENCY_1WS /*FLASH1个等待周期*/

#defineFLASH_LATENCY_2FLASH_ACR_LATENCY_2WS /*FLASH2个等待周期*/

...

#defineFLASH_LATENCY_15FLASH_ACR_LATENCY_15WS /*FLASH15个等待周期*/

实际设置FLASH_ACR寄存器LATENCY位域2，HAL_RCC_ClockConfig()函数（F4/F7）STM32系列MCU时钟2，配置系统时钟2.1，系统时钟配置步骤2.2，外设时钟使能和失能2.3，sys_stm32_clock_init函数（F1）2.4，sys_stm32_clock_init函数（F4/F7）2.5，sys_stm32_clock_init函数（H7）STM32系列MCU时钟2.4，sys_stm32_clock_init函数（H7）1，HAL_RCC_OscConfig()函数2，HAL_RCC_ClockConfig()函数3，HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig()函数STM32系列MCU时钟HAL_StatusTypeDefHAL_RCC_OscConfig(RCC_OscInitTypeDef*RCC_OscInitStruct)typedef

struct

{

uint32_tOscillatorType;

/*选择需要配置的振荡器*/

uint32_tHSEState;

/*HSE状态*/

uint32_tLSEState;

/*LSE状态*/

uint32_tHSIState;

/*HSI状态*/

uint32_tHSICalibrationValue;

/*HSI校准微调值*/

uint32_tLSIState;

/*LSI状态*/

uint32_tHSI48State;

/*HSI48状态*/

uint32_tCSIState;

/*CSI状态*/

uint32_tCSICalibrationValue;

/*CSI校准微调值*/

RCC_PLLInitTypeDefPLL;

/*PLL结构体*/

}RCC_OscInitTypeDef;1，HAL_RCC_OscConfig()函数（H7）STM32系列MCU时钟typedef

struct

{

uint32_tPLLState;

/*PLL1状态*/

uint32_tPLLSource;

/*PLL1时钟源*/

uint32_tPLLM;

/*PLL1分频系数M*/

uint32_tPLLN;

/*PLL1倍频系数N*/

uint32_tPLLP;

/*PLL1分频系数P*/

uint32_tPLLQ;

/*PLL1分频系数Q*/

uint32_tPLLR;

/*PLL1分频系数R*/

uint32_tPLLRGE;

/*PLL1时钟输入范围*/

uint32_tPLLVCOSEL;

/*PLL1时钟输出范围*/

uint32_tPLLFRACN;

/*PLL1VCO乘数因子的小数部分*/

}RCC_PLLInitTypeDef;1，HAL_RCC_OscConfig()函数（H7）STM32系列MCU时钟HAL_StatusTypeDefHAL_RCC_ClockConfig(RCC_ClkInitTypeDef*RCC_ClkInitStruct,uint32_tFLatency)typedef

struct

{

uint32_tClockType;

/*要配置的时钟*/

uint32_tSYSCLKSource;

/*系统时钟源*/

uint32_tSYSCLKDivider;

/*SYSCLK分频系数*/

uint32_tAHBCLKDivider;

/*AHB时钟预分频系数*/

uint32_tAPB3CLKDivider;

/*APB3时钟预分频系数*/

uint32_tAPB1CLKDivider;

/*APB1时钟预分频系数*/

uint32_tAPB2CLKDivider;

/*APB2时钟预分频系数*/

uint32_tAPB4CLKDivider;

/*APB4时钟预分频系数*/

}RCC_ClkInitTypeDef;

uint32_tFLatency#defineFLASH_LATENCY_0FLASH_ACR_LATENCY_0WS /*FLASH0个等待周期*/

#defineFLASH_LATENCY_1FLASH_ACR_LATENCY_1WS /*FLASH1个等待周期*/

#defineFLASH_LATENCY_2FLASH_ACR_LATENCY_2WS /*FLASH2个等待周期*/

...

#defineFLASH_LATENCY_15FLASH_ACR_LATENCY_15WS /*FLASH15个等待周期*/

实际设置FLASH_ACR寄存器LATENCY位域2，HAL_RCC_ClockConfig()函数（H7）STM32系列MCU时钟HAL_StatusTypeDefHAL_RCCEx_