时钟树总结及CubeMX生成代码

发表于 2022-8-31 15:52

写在前面

由于手里暂时没有GD32的板子，只有一个同系列的STM32，但是封装不一样，不能替换，公司的GD32不好拿来自己玩，鉴于GD32的目标就是完美替换STM32，因此，在我拥有GD32板子之前，先就用STM32F103VE系列为例吧，如果遇见一些GD32的独立问题，我会单独写出来。
关于STM32目前有四种开发方式，寄存器编程，固件库编程，Hal库编程，LL库编程，下面是ST 中文官网上一篇《关于ST库函数的代码性能对比》的文章中对比了各种库的性能的图示：

寄存器编程无疑是最快的，但是开发难度较大，耗时较长，固件库在公司就是玩这个，不想在家也玩这个，有点不思进取，HAL库为了适配不同型号的移植，内部实现比较耗时，LL库，开发速度较快，功能完善，还能用CubeMX快速生成初始化代码，由于我之前一直用的英飞凌和NXP旗下的EB软件，自己以前在公司里也做过一款这样的配置工具，所以对ST的CubeMX一直很感兴趣，刚好趁这个机会玩一玩，于是果断选择LL库，官网的资料也很丰富，下面我会先就时钟树原理和CubedMX的配置两部分展开。

发表于 2022-8-31 15:54

时钟树

发表于 2022-8-31 15:58

时钟一共有五种类型时钟：
● HSI振荡器时钟
● HSE振荡器时钟
● PLL时钟
● LSE时钟
● LSI时钟

其中可以用作系统时钟源的有三种：HSI振荡器时钟，HSE振荡器时钟，PLL时钟（蓝色标记）

另外两种时钟：LSE时钟，LSI时钟只能用于特定外设，不能用于系统时钟源（黑色标记）

发表于 2022-8-31 15:59

HSE振荡器时钟（高速外部时钟信号）

主要产生源为：
● HSE外部晶体/陶瓷谐振器
● HSE用户外部时钟

发表于 2022-8-31 16:02

发表于 2022-8-31 16:03

下面分别介绍：
HSE用户外部时钟（旁路模式）

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（OSC_OUT必须为高阻态)

发表于 2022-8-31 16:08

等于外部是一个完整的时钟电路，可以直接输出可供单片机内部使用的方波信号，也就是说不需要单片机内部整形电路参与，上电该电路便能直接产生需要的时钟频率信号，因此，单片机内部的内部整形电路应该被短路（旁路），所以在程序设计时，针对该时钟电路需要用到CR寄存器中的HSEBYP和HSEON位。大致软件流程为：

发表于 2022-8-31 16:10

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        LL_RCC_DeInit();

        /* Enable HSE oscillator */

        LL_RCC_HSE_EnableBypass();

        LL_RCC_HSE_Enable();

        while(LL_RCC_HSE_IsReady() != 1)

        {

        };

发表于 2022-8-31 17:24

HSE外部晶体/陶瓷谐振器

这类时钟由于谐振器+电容的形式只能产生正弦波，所以要产生供单片机内部数字电路使用的方波时钟，还需要使用单片机内部整形电路的参与，然后通过MCU去检测时钟是否稳定，待时钟稳定之后，即在时钟控制寄存器RCC_CR中的HSERDY位被硬件置’1’。时钟才被释放出来。如果在时钟中断寄存器RCC_CIR中允许产生中断，将会产生相应中断。大致软件流程为：

发表于 2022-8-31 17:25

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        LL_RCC_DeInit();

        LL_RCC_HSE_Enable();

        while(LL_RCC_HSE_IsReady() != 1)

        {

        };

发表于 2022-8-31 17:29

HSI振荡器时钟

HSI时钟信号由内部8MHz的RC振荡器产生，可直接作为系统时钟或在2分频后作为PLL输入。HSI RC振荡器能够在不需要任何外部器件的条件下提供系统时钟。它的启动时间比HSE晶体振荡器短。然而，即使在校准之后它的时钟频率精度仍较差。如果HSE晶体振荡器失效，HSI时钟会被作为备用时钟源。大致软件流程为：

发表于 2022-8-31 17:30

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          RCC->GCCR |= ((uint32_t)RCC_GCCR_HSIEN);

        

          /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */

          do

          {

                HIEStatus = RCC->GCCR & RCC_GCCR_HSISTB;

                StartUpCounter++;  

          } while((HIEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));

                

                if ((RCC->GCCR & RCC_GCCR_HSISTB) != RESET)

          {

                HIEStatus = (uint32_t)0x01;

          }

          else

          {

                HIEStatus = (uint32_t)0x00;

          }

发表于 2022-8-31 17:31

PLL时钟

根据时钟树来看，PLL时钟的时钟源有两个，分别是HSI时钟二分频之后传入或者HSE时钟经PLLXTPRE不分频或者二分频之后传入，两种时钟源的选择是通过PLLSRC位决定，然后通过倍频后作为PLL时钟输出。大致软件流程为：

发表于 2022-8-31 17:36

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          /* Main PLL configuration and activation */

          LL_RCC_PLL_ConfigDomain_SYS(LL_RCC_PLLSOURCE_HSE_DIV_1, LL_RCC_PLL_MUL_9);

          LL_RCC_PLL_Enable();

          while(LL_RCC_PLL_IsReady() != 1)

          {

          };

发表于 2022-8-31 17:38

LSE时钟

LSE晶体是一个32.768kHz的低速外部晶体或陶瓷谐振器。它为实时时钟或者其他定时功能提供一个低功耗且精确的时钟源。目前没有用过该时钟源，所以无相关经验，数据手册说明，该模式只能工作在旁路模式下。

发表于 2022-8-31 17:39

LSI时钟

该时钟是一个内部低速时钟，主要用于独立看门狗的时钟参考，以保证在主时钟失效的情况下，看门狗依旧可以正常工作，在使用看门狗之前，必须将此时钟使能并等他在稳定状态。软件大致流程为：

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          /****************IRC40K Enable***************/

          RCC_LSI_Enable(ENABLE);

          /* wait till IRC40K is ready */

          while((RCC->GCSR & RCC_GCSR_LSISTB) != RCC_GCSR_LSISTB)

          {

                

          }

发表于 2022-8-31 17:44

片内时钟关系

在主时钟产生之后，通过各钟预分频配置，最终得到各个外设需要的时钟参考，其中主要的预分频器有：AHB，APB1,APB2。AHB时钟主要是多系统时钟的倍频操作，以便后面经过APB1或者APB2分频或者倍频之后，能产生更多类型的时钟频率，所以在外设初始化之前，应该先保证输出的外设的时钟稳定且是想要的频率，毕竟时钟就是单片机的钟表，如果世界上的表都不准了，时间系统紊乱了，还谈什么996,007的奉献呢？

发表于 2022-8-31 17:46

CubeMX配置
LL库集成

集成大致没什么说的，去官网搜索对应型号的Cube库，如en.stm32cubef1_v1.8.0，然后下载完就把启动文件，LL库文件什么的移植到工程里去，好像大概就是这些，可能会有一些报错，具体情况根据报错信息解决，在keil里面可以全局定义几个宏STM32F103xE,USE_FULL_ASSERT,USE_FULL_LL_DRIVER，分别是指明MCU型号，开启ASSERT功能（检查实参是否合法，需要实现对应的assert_failed函数），指明使用LL库，其他的好像就没什么了。

发表于 2022-8-31 17:47

发表于 2022-8-31 17:50

CubeMX关键配置

相关的配置说明文档可以去官网下载um1718-stm32cubemx-for-stm32-configuration-and-initialization-c-code-generation-stmicroelectronics.pdf``um2739-how-to-create-a-software-pack-enhanced-for-stm32cubemx-using-stm32-pack-creator-tool-stmicroelectronics.pdf

[研电赛技术支持] 时钟树总结及CubeMX生成代码

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