STM32的时钟树

         对于广大初次接触STM32的读者朋友（甚至是初次接触ARM器件的读者朋友）来说，在熟悉了开发环境的使用之后，往往“栽倒”在同一个问题上。这问题有个关键字叫：时钟树。

         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可更改的状态（假设单片机处于正常工作的状态）。比如51单片机使用典型的12MHz晶振作为时钟源，则外设如IO口、定时器、串口等设备的驱动时钟速率便已经是固定的，用户无法将此时钟速率更改，除非更换晶振。

         而STM32微控制器的时钟树则是可配置的，其时钟输入源与最终达到外设处的时钟速率不再有固定的关系，本文将来详细解析STM32微控制器的时钟树。图1是STM32微控制器的时钟树，表1是图中各个标号所表示的部件。

标号            图1标号释义

图1  STM32的时钟树

         在认识这颗时钟树之前，首先要明确“主干”和最终的“分支”。假设使用外部8MHz晶振作为STM32的时钟输入源（这也是最常见的一种做法），则这个8MHz便是“主干”，而“分支”很显然是最终的外部设备比如通用输入输出设备（GPIO）。这样可以轻易找出第一条时钟的“脉络”：

3——5——7——21——8——9——11——13

对此条时钟路径做如下解析：

对于3，首先是外部的3-25MHz（前文已假设为8MHz）输入；

对于5，通过PLL选择位预先选择后续PLL分支的输入时钟（假设选择外部晶振）；

对于7，设置外部晶振的分频数（假设1分频）；

对于21，选择PLL倍频的时钟源（假设选择经过分频后的外部晶振时钟）；

对于8，设置PLL倍频数（假设9倍频）；

对于9，选择系统时钟源（假设选择经过PLL倍频所输出的时钟）；

对于11，设置AHB总线分频数（假设1分频）；

对于13，时钟到达AHB总线；

在上一章节中所介绍的GPIO外设属于APB2设备，即GPIO的时钟来源于APB2总线，同样在图1中也可以寻获GPIO外设的时钟轨迹：

3——5——7——21——8——9——11——15——16

对于3，首先是外部的3-25MHz（前文已假设为8MHz）输入；

对于5， 通过PLL选择位预先选择后续PLL分支的输入时钟（假设选择外部晶振）；

对于7，设置外部晶振的分频数（假设1分频）；

对于21，选择PLL倍频的时钟源（假设选择经过分频后的外部晶振时钟）；

对于8，设置PLL倍频数（假设9倍频）；

对于9，选择系统时钟源（假设选择经过PLL倍频所输出的时钟）；

对于11，设置AHB总线分频数（假设1分频）；

对于15，设置APB2总线分频数（假设1分频）；

对于16，时钟到达APB2总线；

现在来计算一下GPIO设备的最大驱动时钟速率（各个条件已在上述要点中假设）：

1)   由3所知晶振输入为8MHz，由5——21知PLL的时钟源为经过分频后的外部晶振时钟，并且此分频数为1分频，因此首先得出PLL的时钟源为：8MHz / 1 = 8MHz。

2)   由8、9知PLL倍频数为9，且将PLL倍频后的时钟输出选择为系统时钟，则得出系统时钟为 8MHz * 9 = 72MHz。

3)   时钟到达AHB预分频器，由11知时钟经过AHB预分频器之后的速率仍为72MHz。

4)   时钟到达APB2预分频器，由15经过APB2预分频器后速率仍为72MHz。

5)   时钟到达APB2总线外设。

因此STM32的APB2总线外设，所能达到的最大速率为72MHz。依据以上方法读者可以搜寻出APB1总线外设时钟、RTC外设时钟、独立看门狗等外设时钟的来龙去脉。接下来从程序的角度分析时钟树的设置，程序清单如下：

void RCC_Configuration(void)

{

        ErrorStatus HSEStartUpStatus;                                                                                                     （1）

        RCC_DeInit();                                                                                                                                     （2）

        RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);                                                                                                   （3）

        HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();                                                                     （4）

        if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)                                                                                                （5）

        {

                   RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);                                                                              （6）

                     RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);                                                                               （7）

                     RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);                                                                                （8）

                    FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);                                                                             （9）

                    FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);                                      （10）

                  RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);                                         （11）

                  RCC_PLLCmd(ENABLE);                                                                                                              （12）

                 while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);                                                       （13）

                  RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);                                                               （14）

                  while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);                                                                               （15）

        }

}