STM32F407ZGT6之时钟系统介绍

只看该作者 · 2022-4-29 23:28

时钟系统是CPU的脉搏，就像人的心跳一样。STM32F4 的时钟系统比较复杂，不像简单的51 单片机一个系统时钟就可以解决一切。STM32F4 的框图如下（可以看到相应的时钟）：

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1. 连至 APB2 的定时器从 TIMxCLK 提供时钟（最高 168 MHz），连至 APB1 的定时器从 TIMxCLK 提供时钟（取决于
RCC_DCKCFGR 寄存器中 TIMPRE 位的配置，最高 84 MHz 或 168 MHz）。
2. 摄像头接口和网络接口仅适用于 STM32F407xx 设备。

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系统时钟图：

只看该作者 · 2022-4-29 23:31

在STM32F4中，有5个重要的时钟源，为 HSI、 HSE、 LSI、 LSE、 PLL。其中 PLL 实际是分为两个时钟源，分别为主 PLL 和专用 PLL。从时钟频率来分可以分为高速时钟源和低速时钟源，在这 5 个中 HSI， HSE 以及 PLL 是高速时钟， LSI 和 LSE 是低速时钟。从来源可分为外部时钟源和内部时钟源，外部时钟源就是从外部通过接晶振的方式获取时钟源，其中 HSE 和LSE 是外部时钟源，其他的是内部时钟源。

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下面我们看看 STM32F4 的这 5 个时钟源，我们讲解顺序是按图中红圈标示的顺序：

①、 LSI 是低速内部时钟， RC 振荡器，频率为 32kHz 左右。供独立看门狗和自动唤醒单元使用。

②、 LSE 是低速外部时钟，接频率为 32.768kHz 的石英晶体。这个主要是 RTC 的时钟源。

③、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~26MHz。核心板接的是 8M 的晶振。 HSE 也可以直接做为系统时钟或者 PLL 输入。

④、 HSI 是高速内部时钟， RC 振荡器，频率为 16MHz。可以直接作为系统时钟或者用作 PLL输入。

⑤、 PLL 为锁相环倍频输出。 STM32F4 有两个 PLL:

1）主 PLL(PLL)由 HSE 或者 HSI 提供时钟信号，并具有两个不同的输出时钟。

第一个输出 PLLP 用于生成高速的系统时钟（最高 168MHz）

第二个输出 PLLQ 用于生成 USB OTG FS 的时钟（ 48MHz），随机数发生器的时钟和 SDIO时钟。

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2）专用 PLL(PLLI2S)用于生成精确时钟，从而在 I2S 接口实现高品质音频性能。

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给常见的外设提供时钟：

A. 这里是看门狗时钟输入。从图中可以看出，看门狗时钟源只能是低速的 LSI 时钟。

B. 这里是 RTC 时钟源，从图上可以看出， RTC 的时钟源可以选择 LSI， LSE，以及HSE 分频后的时钟， HSE 分频系数为 2~31。

C. 这里是 STM32F4 输出时钟 MCO1 和 MCO2。 MCO1 是向芯片的 PA8 引脚输出时钟。它有四个时钟来源分别为： HSI,LSE,HSE 和 PLL 时钟。 MCO2 是向芯片的PC9 输出时钟，它同样有四个时钟来源分别为： HSE,PLL， SYSCLK 以及 PLLI2S时钟。 MCO 输出时钟频率最大不超过 100MHz。

D. 这里是系统时钟。从图可以看出， SYSCLK 系统时钟来源有三个方面：HSI,HSE 和 PLL。在我们实际应用中，因为对时钟速度要求都比较高我们才会选用 STM32F4 这种级别的处理器，所以一般情况下，都是才用 PLL 作为 SYSCLK时钟源。根据前面的计算公式，大家就可以算出你的系统的 SYSCLK 是多少。

E. 这里我们指的是以太网 PTP 时钟， AHB 时钟， APB2 高速时钟， APB1 低速时钟。这些时钟都是来源于 SYSCLK 系统时钟。其中以太网 PTP 时钟是使用系统时钟。AHB,APB2 和 APB1 时钟是经过 SYSCLK 时钟分频得来。这里大家记住， AHB最大时钟为 168MHz, APB2高速时钟最大频率为 84MHz,而 APB1低速时钟最大频率为 42MHz。

F. 这里是指 I2S 时钟源。从图可以看出， I2S 的时钟源来源于 PLLI2S 或者映射到 I2S_CKIN 引脚的外部时钟。 I2S 出于音质的考虑，对时钟精度要求很高。

G. 这是 STM32F4 内部以太网 MAC 时钟的来源。对于 MII 接口来说，必须向外部PHY 芯片提供 25Mhz 的时钟，这个时钟，可以由 PHY 芯片外接晶振，或者使用STM32F4 的 MCO 输出来提供。然后， PHY 芯片再给 STM32F4 提供ETH_MII_TX_CLK 和 ETH_MII_RX_CLK 时钟。对于 RMII 接口来说，外部必须提供 50Mhz 的时钟驱动 PHY 和 STM32F4 的 ETH_RMII_REF_CLK，这个 50Mhz时钟可以来自 PHY、有源晶振或者 STM32F4 的 MCO。

H. 这里是指外部 PHY 提供的 USB OTG HS（ 60MHZ）时钟。