本帖最后由 呐咯密密 于 2021-12-13 15:11 编辑
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前言
距离上次的原创帖的发布又过了很久时间没更新了,作为国家一级健忘运动员的@21小跑堂 ,愣是未忘记催更,月底还不忘给家人送温暖(催更!!!)。奈何苦于无文可写,又拖了两天。赶巧这今日有群友困于STM32的时钟系统,这里就小酌一杯,聊表歉意。
诚然,当使用固件库时,把外部晶振摘掉,系统确实会自动切换到内部时钟,但是只会以8M的默认值运行,显然这是十分不可行的,8M的速度直接让我们的STM32病入膏肓,今天的任务就是让STM32失去外挂(晶振)时,依旧可以激情澎湃。
时钟详解这里不过多介绍,自己也没有别人介绍的好。此帖旨在解决现实问题。
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群友问过这种问题,外部接8M晶振和16M晶振有啥区别?
以我微薄的经验来看,这两个在用的时候差别不大,如果使用ST的固件库(以STM32F103为例),使用8M的晶振会更方便,不用改任何代码,时钟就是72M的全速运行状态。如果用16M晶振,则需要修改代码:
在stm32f10x.h中修改宏定义HSE_VALUE ((uint32_t)8000000)为HSE_VALUE ((uint32_t)16000000)。
之后进入system_stm32f10x.c,将RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL9);改为RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLXTPRE_HSE_Div2 | RCC_CFGR_PLLMULL9);此处是将输入时钟二分频为8M,再进行9倍频到72M,和使用了8M没区别。如果不进行该二分频操作,时钟还是有的,但是会以16M为基准进行9倍频到144M,此时单片机以超频模式运行,也是可以运行的。但是时钟的精准性不能得到保证。
系统的时钟可以通过添加代码在debug模式下显示:
- RCC_ClocksTypeDef ClockInfo;
- RCC_GetClocksFreq(&ClockInfo);
通过debug模式下观察ClockInfo的值便可知道此时系统时钟速度:
这里提一下,在使用外部晶振的情况下,ST即使是超频,依旧发挥稳定,不得不夸一下ST的质量。
此时我将我的开发板以8M的基准倍频16倍,得到128M的主频,使用定时器定时10us,示波器测试无误差。串口通信无误。
以72M的主频跑128依旧稳定,赞一个,因为我的外部晶振只有8M最大只能倍频到128,如果使用外部16M,不知继续倍频可以到多少。不过性能还是很好的。
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预留测试GD32的效果:
写贴时将GD的GD32E230翻出来进行了同样的测试,因为GD的倍频器倍数较高,我已经倍频到144M(标准72M),测试定时器依旧稳定。
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广告很长,你忍一下。
上半场结束,下半场继续:
此处歪解一下时钟的问题,之前有群友很疑惑单片机的低功耗和时钟的关系,疑惑高速的时钟会不会增加MCU的功耗,为啥低功耗要降低时钟速度。这里讲解一下:
可以用用单位时间内执行的指令来看,高速时钟在单位时间内使系统跑了更多的指令,而低速时钟单位时间内跑的少,而单片机是直线结构,内核是不会休息的,功耗就看执行的指令多少。而单片机的低功耗就是降低时钟,让单片机跑慢点。就像人一样,低功耗相当于你不跑了,原地休息,但是你的心跳不会停止,你还是得消耗能量,即使再少还得消耗。
就像人一样,时钟就相当于心跳,只要还活着就得消耗能量,你要想跑得快,心脏就得跳得快,跳得越快能量消耗越高,即使你去睡觉,心跳只要不停止,你还得消耗能量,如果心跳没了,整个人就没了,MCU也就宕机了。所以在处理低功耗时最先解决的就是时钟频率,只有降低了时钟的频率,才能真正降低功耗。关于单片机进入低功耗和唤醒,以及降低整体运行功耗我看能不能在下文讲解,近期刚好做了一个低功耗的项目,这里留悬念吧。
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广告结束,正文开始,不好意思,有点喧宾夺主了哈。
回到主题,为了解决时钟切换的问题,才有了这个帖子,上文全属歪楼,为最近开发时的经验总结。
我们在使用STM32103的固件库时,时钟配置在system_stm32f10x.c中,但是只是对外部晶振做了初始化,而对于内部时钟并没有添加代码,如果你的MCU没有外部晶振,当系统运行时是先启动内部时钟,然后会检测外部晶振,如果没有检测到晶振,系统便以内部的8M继续运行,这是不合理的。
这里可以看到,如果外部启动失败,会进入这个else,但是这个else中并未添加任何代码,所以只会用8M的内钟执行,我们要做的就是在else中添加外部启动失败的代码:
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