GD32 时钟配置解析(以GD32F405为例)

只看该作者 · 2022-1-28 12:00

时钟控制单元（CCTL）

时钟控制单元提供了一系列频率的时钟功能，包括一个内部16M RC振荡器时钟(IRC16M)、一
个内部48M RC 振荡器时钟(IRC48M)、一个外部高速晶体振荡器时钟(HXTAL)、一个内部32K
RC振荡器时钟(IRC32K)、一个外部低速晶体振荡器时钟(LXTAL)、三个锁相环(PLL)、一个
HXTAL时钟监视器、时钟预分频器、时钟多路复用器和时钟门控电路。这几个时钟源的具体用途是什么呢？看下图的时钟树配置。

只看该作者 · 2022-1-28 12:05

1. 32K RC震荡时钟(IRC32K)：

IRC32K内部RC振荡器时钟担当一个低功耗时钟源的角色，它的时钟频率大约32 kHz，为独立
看门狗和实时时钟电路提供时钟。

只看该作者 · 2022-1-28 12:07

2. 内部 16M RC 振荡器时钟(IRC16M)

内部16MHz RC振荡器时钟，简称IRC16M时钟，拥有16MHz的固定频率，设备上电后CPU默
认选择其做为系统时钟源。 IRC16M RC振荡器能够在不需要任何外部器件的条件下为用户提
供更低成本类型的时钟源。

只看该作者 · 2022-1-28 12:14

3. 内部 48M RC 振荡器时钟(IRC48M)
内部 48MHz RC 振荡器时钟，简称 IRC48M 时钟，拥有 48MHz 的固定频率，当使用
USBFS/USBHS/TRNG/SDIO模块时， IRC48M振荡器在不需要任何外部器件的条件下为用户
提供了一种成本更低的时钟源选择。\

只看该作者 · 2022-1-28 12:15

4. 外部低速晶体振荡器时钟(LXTAL)

LXTAL是一个频率为32.768kHz的外部低速晶体或陶瓷谐振器。它为实时时钟电路提供一个低
功耗且高精准的时钟源。

只看该作者 · 2022-1-28 15:14

5. 外部高速晶体振荡器时钟(HXTAL)

4到32MHz的外部高速晶体振荡器可为系统时钟提供更为精确时钟源。带有特定频率的晶体必
须靠近两个HXTAL的引脚连接。和晶体连接的外部电阻和电容必须根据所选择的振荡器来调整。

只看该作者 · 2022-1-28 15:16

6. 锁相环(PLL)
存在三个内部锁相环， PLL、 PLLI2S和PLLSAI。 PLLP时钟可做为系统时钟（不超过
200MHz） ,PLLQ时钟可以做为USBFS/USBHS/TRNG/SDIO模块的时钟源。 PLLI2S时钟可以
做为I2S模块的时钟源。 PLLSAI可以做为CK48M或TLI模块的时钟源。

只看该作者 · 2022-1-28 15:21

只看该作者 · 2022-1-28 15:23

总结一下，这几个时钟源有不同的用途：

1. 内部或外部32K时钟主要用于RTC和看门狗的时钟。

2. 内部48M时钟主要用于USBFS/USBHS/TRNG/SDIO的时钟。

3. 内部16M时钟上电后作为系统默认时钟源，若没有使用外部时钟，则可以使用此时钟。

4. 外部时钟HXTAL提供根据接入的晶振提供4到32MHz的时钟信号。

只看该作者 · 2022-1-28 15:24

由时钟树可知，AHB、 APB和Cortex®-M4时钟都源自系统时钟(CK_SYS)，系统时钟的时钟源可以选择IRC16M、HXTAL或PLL。系统时钟的最大运行时钟频率可以达到200MHz。

另外，时钟树中还可以看到AHB、APB1和APB2总线的时钟需要配置。AHB和APB到底是什么？

AHB(Advanced High Performance Bus)：高级性能总线，AHB用于高性能、高时钟频率的系统结构，典型的应用如ARM核与系统内部的高速RAM、NAND FLASH、DMA、Bridge的连接。

APB (Advanced Peripheral Bus)：高级外设总线，APB用于连接外部设备，对性能要求不高，而考虑低功耗问题。

只看该作者 · 2022-1-28 15:27

从时钟树可以看到，CK_AHB由CK_SYS时钟分频而来，最大频率可以等于CK_SYS。

CK_AHB出来后，给到

1. HCLK AHB总线的时钟信号

2. CK_CST SysTick系统滴答定时器的时钟（分频8）

3. 分频后给到CK_APB1，也就是PCLK1

4. 分频后给到CK_APB2，也就是PCLK2

5. 分频后给到ADC

只看该作者 · 2022-1-28 15:29

GD32F405时钟配置代码解析
GD32F405在启动过程的时钟配置在SystemIni函数（system_gd32f4xx.c），SystemInit函数会对MCU的复位和时钟单元RCU进行配置，复位后调用system_clock_config()。可以看到根据定义的宏选择不同的时钟配置函数，一下是官方预定义的一些配置。主要是时钟源和频率的组合。因此，如果想在MCU启动过程中完成系统时钟的配置，只需要修改相关宏定义即可。

只看该作者 · 2022-1-28 15:29

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static void system_clock_config(void)

{

#ifdef __SYSTEM_CLOCK_IRC16M

    system_clock_16m_irc16m();

#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_HXTAL)

    system_clock_hxtal();

#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_120M_PLL_IRC16M)

    system_clock_120m_irc16m();

#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_120M_PLL_8M_HXTAL)

    system_clock_120m_8m_hxtal();

#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_120M_PLL_25M_HXTAL)

    system_clock_120m_25m_hxtal();

#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_168M_PLL_IRC16M)

    system_clock_168m_irc16m();

#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_168M_PLL_8M_HXTAL)

    system_clock_168m_8m_hxtal();

#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_168M_PLL_25M_HXTAL)

    system_clock_168m_25m_hxtal();

#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_IRC16M)

    system_clock_200m_irc16m();

#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_8M_HXTAL)

    system_clock_200m_8m_hxtal();

#elif defined (__SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_25M_HXTAL)

    system_clock_200m_25m_hxtal();

#endif /* __SYSTEM_CLOCK_IRC16M */   

}

只看该作者 · 2022-1-28 15:30

复制

/* select a system clock by uncommenting the following line */

//#define __SYSTEM_CLOCK_IRC16M                   (uint32_t)(__IRC16M)

//#define __SYSTEM_CLOCK_HXTAL                    (uint32_t)(__HXTAL)

//#define __SYSTEM_CLOCK_120M_PLL_IRC16M          (uint32_t)(120000000)

//#define __SYSTEM_CLOCK_120M_PLL_8M_HXTAL          (uint32_t)(120000000)

//#define __SYSTEM_CLOCK_120M_PLL_25M_HXTAL       (uint32_t)(120000000)

//#define __SYSTEM_CLOCK_168M_PLL_IRC16M          (uint32_t)(168000000)

//#define __SYSTEM_CLOCK_168M_PLL_8M_HXTAL        (uint32_t)(168000000)

//#define __SYSTEM_CLOCK_168M_PLL_25M_HXTAL       (uint32_t)(168000000)

// #define __SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_IRC16M          (uint32_t)(200000000)

//#define __SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_8M_HXTAL        (uint32_t)(200000000)

#define __SYSTEM_CLOCK_200M_PLL_25M_HXTAL         (uint32_t)(200000000)

只看该作者 · 2022-1-28 15:31

除此之外还需要注意，当使用外部高速晶体振荡器HXTAL作为系统时钟源时，还需要根据使用的HXTAL的具体时钟频率来修改宏定义HXTAL_VALUE的值，该值会影响SystemCoreClock、AHB、APB1、APB2等时钟的计算，最终会影响部分外设的使用，如USART、I2C等。