前言

  最近开发项目，对MCU主频要求比较精确，尝试了两种配置主频的方法，掌握这两种方法也就熟悉STM32系列主频的配置方法了。分别是，使用外部晶振作为时钟源；内部RC时钟作为时钟源。介绍两种时钟源的区别：

• HSI内部8MHz的RC振荡器的误差在1%左右，内部RC振荡器的精度通常比用HSE（外部晶振）要差上十倍以上。
• 内部RC频率受温度影响比较大，如果省电Sleep模式下内部RC会停止工作。
  6 C2 s) N; x& d: l0 n- U6 L
  

6 U: j8 q3 Y4 O2 u* b5 M1 . 时钟系统
2 x. A3 L8 _- Y% y; z% j. o

  在STM32中，有五个时钟源，为HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。

9 y' U0 D; H. T5 x) w/ Y

• HSI是高速内部时钟，RC振荡器，频率为8MHz。
• 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~16MHz。
• LSI是低速内部时钟，RC振荡器，频率为40kHz。
• LSE是低速外部时钟，接频率为32.768kHz的石英晶体。
• PLL为锁相环倍频输出，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，但是其输出频率最大不得超过72MHz。
  8 {% Y) I5 h- o( |( M1 R

% ?4 I& s9 P( `0 E% G2 a

, _. [" c% _+ T$ O# O
: j/ R. q$ ^' G( F: Z' A

 用户可通过多个预分频器配置AHB总线、高速APB2总线和低速APB1总线的频率。AHB和APB2域的最大频率是72MHZ。APB1域的最大允许频率是36MHZ。SDIO接口的时钟频率固定为HCLK/2。
  40kHz的LSI供独立看门狗IWDG使用，另外它还可以被选择为实时时钟RTC的时钟源。另外，实时时钟RTC的时钟源还可以选择LSE，或者是HSE的128分频。RTC的时钟源通过RTCSEL[1:0]来选择。
$ Q1 t7 E* I2 }" e) ~- @  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，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。
  另外，STM32还可以选择一个PLL输出的2分频、HSI、HSE、或者系统时钟SYSCLK输出到MCO脚(PA8)上。系统时钟SYSCLK，是供STM32中绝大部分部件工作的时钟源，它可选择为PLL输出、HSI或者HSE，（一般程序中采用PLL倍频到72Mhz）在选择时钟源前注意要判断目标时钟源是否已经稳定振荡。Max=72MHz，它分为2路，1路送给I2S2、I2S3使用的I2S2CLK,I2S3CLK；另外1路通过AHB分频器分频（1/2/4/8/16/64/128/256/512）分频后送给以下8大模块使用：

• 送给SDIO使用的SDIOCLK时钟。
• 送给FSMC使用的FSMCCLK时钟。
• 送给AHB总线、内核、内存和DMA使用的HCLK时钟。
• 通过8分频后送给Cortex的系统定时器时钟（SysTick）。
• 直接送给Cortex的空闲运行时钟FCLK。
• 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)，另一路送给定时器(Timer2-7)2、3、4倍频器使用。该倍频器可选择1或者2倍频，时钟输出供定时器2、3、4、5、6、7使用。
• 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)，另一路送给定时器(Timer1、Timer8)1、2倍频器使用。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。另外，APB2分频器还有一路输出供ADC分频器使用，分频后得到ADCCLK时钟送给ADC模块使用。ADC分频器可选择为2、4、6、8分频。
• 2分频后送给SDIO AHB接口使用（HCLK/2）。
  6 J5 q3 a' G7 m5 ?0 G7 _
  

: G' s9 b8 J9 G. N2 . 外部晶振作为时钟源
2 F1 E' l+ x4 B8 r; S

接下来，解决使用12M外部晶振时，如何配置作为系统时钟源。
7 ?/ i6 H+ Q& Z' W4 g, ?第一步，修改stm32f10x.h中的HSE_VALUE为12000000

: Z8 z6 c; E% t0 ^

1. /**
   
2. * @brief In the following line adjust the value of External High Speed oscillator (HSE)
   
3.    used in your application
   
4.    
   
5.    Tip: To avoid modifying this file each time you need to use different HSE, you
   
6.         can define the HSE value in your toolchain compiler preprocessor.
   
7.   */           
   6 R/ U/ `' K& s
8. #if !defined  HSE_VALUE
   
9. #ifdef STM32F10X_CL   
   ! b9 Z) B; _5 n; g% H3 `
10.   #define HSE_VALUE    ((uint32_t)25000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
    
11. #else
    
12.   #define HSE_VALUE    ((uint32_t)12000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
    8 w; \% B( {5 w4 l: k9 E; z6 Z- q
13. #endif /* STM32F10X_CL */
    
14. #endif /* HSE_VALUE */

复制代码

第二步，修改system_stm32f10x.c中的时钟配置，先找到void SystemInit(void)—》SetSysClock()—》SetSysClockTo72()，将9倍频改为6倍频，12*6=72MHz

1. /**
   
2.   * @brief  Sets System clock frequency to 72MHz and configure HCLK, PCLK2
   2 L' G  _% |: O* a
3.   *         and PCLK1 prescalers.
   
4.   * @note   This function should be used only after reset.
   
5.   * @param  None
   
6.   * @retval None
   , O: J; {( \( D0 k4 e! }
7.   */
   
8. static void SetSysClockTo72(void)
   7 _; r" F4 d6 I9 h
9. {
   
10.   __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;
    # T# H5 Q, o+ f& r& j
11.   
    $ v2 ?" V: ^$ k
12.   /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/   
    ; Z) r# y+ U# E  H' u- g
13.   /* Enable HSE */   
    " ~# ^# n# e! n1 ^7 K0 i& h
14.   RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);
    0 Z1 H7 }0 z$ }$ p) r. A+ j+ \$ d
15. 
    
16.   /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */
    3 h. G6 f# B6 l+ Q
17.   do
    
18.   {
    
19.     HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
    2 g4 a- K4 C' ^
20.     StartUpCounter++;  
    
21.   } while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));
    
22. 
    
23.   if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
    
24.   {
    + _8 A, T& Q0 K) X3 N' S" d
25.     HSEStatus = (uint32_t)0x01;
    
26.   }
    + z/ W- r+ ]# Y( P
27.   else
    ; l3 F7 F, }8 O' [) K7 J# Y
28.   {
    4 b* O* w8 \7 x$ M! L8 w
29.     HSEStatus = (uint32_t)0x00;
    
30.   }  
    0 Y2 C9 A7 ~+ [# Q+ e/ G1 F
31. 
    
32.   if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
    
33.   {
    
34.     /* Enable Prefetch Buffer */
    
35.     FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;
    2 E* m3 H7 H/ y" }+ u/ j
36. 
    
37.     /* Flash 2 wait state */
    
38.     FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
    ! m+ N; w" Q- J3 O. K$ I, ]' R- h% |
39.     FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_2;   
    , ~* J3 d: E8 g: e- f- d, f
40. 
    
41. 
    0 ~& a4 {8 t1 i: n: j' H* R
42.     /* HCLK = SYSCLK */
    ) D2 g& W: r+ m- B0 D1 S
43.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
    / W# U) o; V" j
44.       
    - V3 [5 m4 `- ^1 h
45.     /* PCLK2 = HCLK */
    
46.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
    
47.    
    
48.     /* PCLK1 = HCLK */
    * _) o: p* ]- o
49.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;
    
50. 
    7 B# c" U9 m$ r6 I0 A
51. #ifdef STM32F10X_CL
    / y0 n2 P: k2 S  ]
52.     // ...
    * l5 E4 W4 {& W' W
53. #else   
    
54.     /*  PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */
    3 o! S4 N2 U$ u1 j( i* l7 O
55.     RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
    2 z9 e1 \* t' B2 ^2 a2 H3 e' d3 Y
56.                                         RCC_CFGR_PLLMULL));
    
57.     RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL6); // 12
    ; g; v' O! b& v/ b& s
58. #endif /* STM32F10X_CL */
    
59. 
    
60.     /* Enable PLL */
    9 |; q* A, M) I4 \" n  f1 H( f
61.     RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
    
62. 
    4 \: w: V$ Q9 C
63.     /* Wait till PLL is ready */
    ) z# k) p0 L0 q5 N9 n
64.     while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)
    
65.     {
    1 y7 ^' @% C( A1 }+ }8 T; `5 V' d
66.     }
    3 U# M( j' R/ D$ M
67.    
    9 t+ L8 v- v) v* u: n4 H
68.     /* Select PLL as system clock source */
    
69.     RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    
70.     RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;   
    . _4 r: t: v, O8 {1 `! j  _; \- M$ x
71. 
    9 Q8 f) N  y# m( d1 l( B( Z: e: b! Z
72.     /* Wait till PLL is used as system clock source */
    ) N" G( s2 {8 E! I
73.     while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08)
    
74.     {
    
75.     }
    : K* E; k8 P1 s/ J3 o/ i
76.   }
    - W7 `& L2 \. t+ ?- q
77.   else
    
78.   { /* If HSE fails to start-up, the application will have wrong clock
    5 I' A! r8 C" y+ U& V
79.          configuration. User can add here some code to deal with this error */
    8 d9 D- B" E! ]" S/ I' A( }- y
80.   }
    ; {, T% K2 F& U8 Z& k8 `
81. }

复制代码

% Y& [& f1 t# o# R& h; ~- i. d3 . 内部RC作为时钟源

  实际开发中使用内部RC振荡器主频不能达到72，我使用的是STM32F103C8T6，库函数最多支持16倍频也就是8/2*16=64Mhz，实际测试芯片跑不起来功能没有正常工作。使用内部RC振荡最大能达到52M，不信大家可以试验一下。

在system_STM32f10x.c中，找到函数void SystemInit (void){} 注释掉所有代码，添加下属代码。

% A4 v- a' U4 h& ~* K, c: U

1. //开启HSI
   
2.         RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;
     }4 k8 [; W$ F+ [0 }( u. t
3.         //选择HSI为PLL的时钟源，HSI必须2分频给PLL
   
4.         RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PLLSRC_HSI_Div2;
   
5.         // 8/2 *13 = 52 8/2 *9 = 36 8/2 * 12，设置倍频
   . }% p/ Y8 a2 |0 `; ]
6.         RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PLLMULL12;
   
7.         //PLL不分频
   
8.         RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
   
9.         // 使能PLL
   & w9 k) }, @$ @( G- k7 S; h" H' X
10.         RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
    7 W9 {; C3 i' F* N  X7 m/ e" G  x
11.         // 等待PLL始终就绪
    & v/ X  F; g1 z. {' |# c6 j
12.         while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0){}
    
13.         // 选择PLL为系统时钟源
    
14.         RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    
15.         RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;
    * o) \9 |/ e3 T" _
16.         // 等待PLL成功
    
17.         while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08){}

复制代码

1 G2 m1 C3 Y2 v% D+ ?4 _6 d
1 Z' G. \5 S  S3 h4 C) E4 .Keil MDK中Xtal的作用
  W& N6 @& `: H/ J4 B% Z  f1 z% S

9 d1 Q, W( N# c% [6 n

' a. Q( _7 `% Z( S$ p6 V/ v3 G" t
/ ]" `8 I4 p/ L9 f
: f$ {7 B, Z5 y* i, w& P在手动配置主频的过程中，想到Keil工程菜单应该提供了配置主频的选项，于是又看到这个。百度了一下，这个参数只用于软件仿真的，对于硬件仿真或者直接把程序下载到板子里是没有影响的。
$ i9 p6 L4 Y- o; Z
  Xtal 后面的数值是晶振频率值，默认值是所选目标 CPU 的最高可用频率值 。该数值与最终产生的目标代码无关，仅用于软件模拟调试时显示程序执行时间。正确设置该数值可使显示时间与实际所用时间一致，一般将其设置成与你的硬件所用晶振频率相同。

$ a0 O  a# |  U% ^- d
, S6 B. X/ Z! W) [