代码收藏家技术教程 2023-09-10

STM32 F103时钟树详解

STM32F103是一款基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，它具有丰富的外设资源和灵活的时钟配置。本文将从以下几个方面介绍STM32F103的时钟树：

时钟树的概念和作用

时钟树的组成和分类

时钟树的配置方法和步骤

时钟树的应用实例

一、时钟树的概念和作用

二、时钟树的组成和分类

三、时钟树的配置方法和步骤

一、时钟树的概念和作用

时钟树是STM32为了实现低功耗而设计的功能完善构成复杂的时钟系统，它可以根据不同的外设和应用场合，选择合适的时钟源和频率，以提高系统性能和降低功耗。

时钟树的主要作用有以下几点：

提供系统时钟（SYSCLK），即CPU内核工作的机器周期，决定了系统运行的速度；

提供AHB总线时钟（HCLK），即高性能总线工作的频率，连接CPU、内存、DMA等高速设备；

提供APB1和APB2总线时钟（PCLK1和PCLK2），即低速总线工作的频率，连接各种外设如GPIO、UART、TIM等；

提供RTC时钟（RTCLK），即实时时钟工作的频率，用于提供精确的时间信息；

提供USB时钟（USBCLK），即USB外设工作的频率，用于实现USB通信功能；

提供MCO时钟输出（MCO），即微控制器时钟输出引脚，可以输出不同的时钟信号给外部设备；

二、时钟树的组成和分类

STM32F103的时钟树由四个时钟源、一个总线矩阵、一个PLL（锁相环）倍频器、一个CSS（时钟安全系统）检测器、一个USB预分频器、一个RTC预分频器、一个MCO输出选择器等部分组成。

STM32F103的时钟树可以分为以下六部分：

高速外部时钟（HSE）：由外部晶振或者信号源提供，频率范围为4~16MHz，通常使用8MHz的晶振。HSE可以直接作为系统时钟或者经过PLL倍频后作为系统时钟，也可以经过预分频后提供给RTC或者MCO；

高速内部时钟（HSI）：由内部RC振荡器产生，频率为8MHz，精度和稳定性较低。HSI可以直接作为系统时钟或者经过PLL倍频后作为系统时钟，也可以提供给MCO；

低速外部时钟（LSE）：由外部晶振或者信号源提供，主要提供给RTC模块，所以一般使用32.768KHz的晶振。LSE可以直接作为RTC时钟或者经过预分频后提供给RTC或者MCO；

低速内部时钟（LSI）：由内部RC振荡器产生，也主要提供给RTC模块，频率大约为40KHz。LSI可以直接作为RTC时钟或者提供给MCO；

总线矩阵：由多层AHB总线矩阵构成，用于连接Cortex-M内核、DMA控制器、外设和存储器。总线矩阵包括以下几条总线：

ICode总线：用于访问存储空间里指令的总线；

DCode总线：用于访问存储空间里数据的总线；

System总线：用于访问指令、数据以及调试模块接口；

DMA总线：用于内存与外设之间的数据传输；

AHB总线：高性能总线，连接CPU、内存、DMA等高速设备，最高频率可达72MHz；

APB1总线：低速外设总线，连接DAC、UART等外设，最高频率可达36MHz；

APB2总线：高速外设总线，连接ADC、GPIO等外设，最高频率可达72MHz；

PLL（锁相环）倍频器：用于将输入的时钟信号进行倍频，以提高系统时钟的频率。PLL的输入时钟源可以是HSI/2或者HSE，倍频系数可以是2~16之间的整数。PLL的输出时钟可以作为系统时钟或者提供给USB预分频器或者MCO；

图中名词释义：

PLLXTPRE是一个分频器，它可以选择HSE时钟的一分频或二分频作为PLL的输入时钟源；

PLLSRC是一个选择器，它可以选择HSI时钟的二分频或HSE时钟（经过PLLXTPRE分频）作为PLL的输入时钟源；

PLLMUL是一个倍频器，它可以将PLL的输入时钟源进行2~16倍的倍频，得到PLL的输出时钟源；

prescalear：预分频。