6.3 STM32F103ZE的时钟深入剖析(32M,40M,72M灵活切换).pdf

6.2 时钟2 6.1.1 什么是时钟2 6.1.2 STM32 的时钟2 6.1.3 STM32 的时钟深入分析3 6.1.4 例程 01 STM32 芯片 32MHZ频率下跑点灯程序6 6.1.5 例程 02 STM32 芯片 40MHZ频率下跑点灯程序12 6.1.6 例程 03 STM32 芯片 72MHZ频率下跑点灯程序13 6.2 时钟 6.1.1 什么是时钟 从 CPU 的时钟说起。 计算机是一个十分复杂的电子设备。它由各种集成电路和电子器件组成，每一块集成电 路中都集成了数以万计的晶体管和其他电子元件。这样一个十分庞大的系统，要使它能够正 常地工作，就必须有一个指挥，对各部分的工作进行协调。各个元件的动作就是在这个指挥 下按不同的先后顺序完成自己的操作的，这个先后顺序我们称为时序。时序是计算机中一个 非常重要的概念，如果时序出现错误，就会使系统发生故障，甚至造成死机。那么是谁来产 生和控制这个操作时序呢？这就是“时钟”。“时钟”可以认为是计算机的“心脏”，如同人 一样，只有心脏在跳动，生命才能够继续。不要把计算机的“时钟”等同于普通的时钟，它 实际上是由晶体振荡器产生的连续脉冲波，这些脉冲波的幅度和频率是不变的，这种时钟信 号我们称为外部时钟。它们被送入 CPU 中，再形成 CPU 时钟。不同的 CPU，其外部时钟 和 CPU 时钟的关系是不同的，下表列出了几种不同 CPU 外部时钟和 CPU 时钟的关系。 CPU 时钟周期通常为节拍脉冲或Ｔ周期，它是处理操作的最基本的单位。 在微程序控制器中，时序信号比较简单，一般采用节拍电位——节拍脉冲二级体制。就 是说它只要一个节拍电位，在节拍电位又包含若干个节拍脉冲（时钟周期）。节拍电位表示 一个ＣＰＵ周期的时间，而节拍脉冲把一个ＣＰＵ周期划分为几个叫较小的时间间隔。根据 需要这些时间间隔可以相等，也可以不等。 指令周期是取出并执行一条指令的时间。 指令周期常常有若干个ＣＰＵ周期，ＣＰＵ周期也称为机器周期，由于ＣＰＵ访问一次 内存所花费的时间较长，因此通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定ＣＰＵ周期。 这就是说，这就是说一条指令取出阶段（通常为取指）需要一个ＣＰＵ周期时间。而一个Ｃ ＰＵ周期时间又包含若干个时钟周期（通常为节拍脉冲或Ｔ周期，它是处理操作的最基本的 单位）。这些时钟周期的总和则规定了一个ＣＰＵ周期的时间宽度。 6.1.2 STM32的时钟 系统时钟的选择是在启动时进行，复位时内部 8MHZ 的 RC 振荡器被选为默认的 CPU 时钟，随后可以选择外部的、具失效监控的4-16MHZ 时钟；当检测到外部时钟失效时，它 将被隔离，系统将自动地切换到内部的 RC 振荡器。 在 STM32 中，有五个时钟源，为 HSI 、HSE 、LSI 、LSE 、PLL ，它们都是时钟所提供 的来源： 1. HSI 是高速内部时钟，RC 振荡器，频率默认为 8MHz，可以从 STM32 时钟树中看到 2. 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 ，时钟树的截图如下： 3. LSI 是低速内部时钟，RC 振荡器，频率为 40kHz ，可以用于驱动独立看门狗和通过程序 选择驱动 RTC （RTC 用于从停机/待机模式下自动唤醒系统），时钟树的截图如下： 4. LSE 是低速外部时钟，接频率为 32.768kHz 的石英晶体，也可以被用来驱动RTC ，时钟 树的截图如下： 5. 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，时钟树的截图如下： 6.1.3 STM32的时钟深入分析 众所周知，微控制器（处理器）的运行必须要依赖周期性的时钟脉冲来驱动——往往由 一个外部晶体振荡器提供时钟输入为始，最终转换为多个外部设备的周期性运作为末，这种 时钟“能量”扩散流动的路径，犹如大树的养分通过主干流向各个分支，因此常称之为“时 钟树”。在一些传统的低端 8 位单片机诸如 51，AVR ，PIC 等单片机，其也具备自身的一个 时钟树系统，但其中的绝大部分是不受用户控制的，亦即在单片机上电后，时钟树就固定在 某种不