STM32的時鐘樹         對於廣大初次接觸STM32的讀者朋友（甚至是初次接觸ARM器件的讀者朋友）來說，在熟悉了開發環境的使用之後，往往“栽倒”在同一個問題上。這問題有個關鍵字叫：時鐘樹。         眾所周知，微控制器（處理器）的執行必須要依賴週期性的時鐘脈衝來驅動——往往由一個外部晶體振盪器提供時鐘輸入為始，最終轉換為多個外部裝置的週期性運作為末，這種時鐘“能量”擴散流動的路徑，猶如大樹的養分通過主幹流向各個分支，因此常稱之為“時鐘樹”。在一些傳統的低端8位微控制器諸如51，AVR，PIC等微控制器，其也具備自身的一個時鐘樹系統，但其中的絕大部分是不受使用者控制的，亦即在微控制器上電後，時鐘樹就固定在某種不可更改的狀態（假設微控制器處於正常工作的狀態）。比如

51微控制器使用典型的12MHz晶振作為時鐘源，則外設如IO口、定時器、串列埠等裝置的驅動時鐘速率便已經是固定的，使用者無法將此時鐘速率更改，除非更換晶振。         而STM32微控制器的時鐘樹則是可配置的，其時鐘輸入源與最終達到外設處的時鐘速率不再有固定的關係，本文將來詳細解析STM32微控制器的時鐘樹。圖1是STM32微控制器的時鐘樹，表1是圖中各個標號所表示的部件。標號            圖1標號釋義1       內部低速振盪器（LSI，40Khz）2       外部低速振盪器（LSE，32.768Khz）3     外部高速振盪器（HSE，3-25MHz）4     內部高速振盪器（HIS，8MHz）5      PLL輸入選擇位6      RTC時鐘選擇位7     PLL1分頻數暫存器8     PLL1倍頻暫存器9     系統時鐘選擇位10             USB分頻暫存器11             AHB分頻暫存器12             APB1分頻暫存器13             AHB

匯流排14             APB1外設匯流排15             APB2分頻暫存器16       APB2外設匯流排17             ADC預分頻暫存器18             ADC外設19             PLL2分頻數暫存器20             PLL2倍頻暫存器21             PLL時鐘源選擇暫存器22             獨立看門狗裝置23         RTC裝置 圖1  STM32的時鐘樹         在認識這顆時鐘樹之前，首先要明確“主幹”和最終的“分支”。假設使用外部8MHz晶振作為STM32的時鐘輸入源（這也是最常見的一種做法），則這個8MHz便是“主幹”，而“分支”很顯然是最終的外部裝置比如通用輸入輸出裝置（GPIO）。這樣可以輕易找出第一條時鐘的“脈絡”：3——5——7——21——8——9——11——13對此條時鐘路徑做如下解析：對於3，首先是外部的3-25MHz（前文已假設為8MHz）輸入；對於5，通過PLL選擇位預先選擇後續PLL分支的輸入時鐘（假設選擇外部晶振）；對於7，設定外部晶振的分頻數（假設1分頻）；對於21，選擇PLL倍頻的時鐘源（假設選擇經過分頻後的外部晶振時鐘）；對於8，設定PLL倍頻數（假設9倍頻）；對於9，選擇系統時鐘源（假設選擇經過PLL倍頻所輸出的時鐘）；對於11，設定AHB匯流排分頻數（假設1分頻）；對於13，時鐘到達AHB匯流排；在上一章節中所介紹的GPIO外設屬於APB2裝置，即GPIO的時鐘來源於APB2匯流排，同樣在圖1中也可以尋獲GPIO外設的時鐘軌跡：3——5——7——21——8——9——11——15——16對於3，首先是外部的3-25MHz（前文已假設為8MHz）輸入；對於5， 通過PLL選擇位預先選擇後續PLL分支的輸入時鐘（假設選擇外部晶振）；對於7，設定外部晶振的分頻數（假設1分頻）；對於21，選擇PLL倍頻的時鐘源（假設選擇經過分頻後的外部晶振時鐘）；對於8，設定PLL倍頻數（假設9倍頻）；對於9，選擇系統時鐘源（假設選擇經過PLL倍頻所輸出的時鐘）；對於11，設定AHB匯流排分頻數（假設1分頻）；對於15，設定APB2匯流排分頻數（假設1分頻）；對於16，時鐘到達APB2匯流排；現在來計算一下GPIO裝置的最大驅動時鐘速率（各個條件已在上述要點中假設）：1)   由3所知晶振輸入為8MHz，由5——21知PLL的時鐘源為經過分頻後的外部晶振時鐘，並且此分頻數為1分頻，因此首先得出PLL的時鐘源為：8MHz / 1 = 8MHz。2)   由8、9知PLL倍頻數為9，且將PLL倍頻後的時鐘輸出選擇為系統時鐘，則得出系統時鐘為 8MHz * 9 = 72MHz。3)   時鐘到達AHB預

分頻器，由11知時鐘經過AHB預分頻器之後的速率仍為72MHz。4)   時鐘到達APB2預分頻器，由15經過APB2預分頻器後速率仍為72MHz。5)   時鐘到達APB2匯流排外設。因此STM32的APB2匯流排外設，所能達到的最大速率為72MHz。依據以上方法讀者可以搜尋出APB1匯流排外設時鐘、RTC外設時鐘、獨立看門狗等外設時鐘的來龍去脈。接下來從程式的角度分析時鐘樹的設定，程式清單如下：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）        }}以上是ST官方所提供的STM32時鐘樹配置函式，讀者首先要知道3點1、ST所提供的庫函式在函式和變數命名上有非常良好的規範性和易讀性（雖然有點冗長），即便沒有註釋，也可從函式名和變數名來大致判斷該函式或變數所包含的意義。2、其次，讀者應從上圖區分出各個匯流排和對應的時鐘：其中PLLCLK表示PLL鎖相環的輸出時鐘，SYSCLK表示系統時鐘，HCLK表示AHB匯流排的時鐘，PCLK1表示APB1匯流排的時鐘，PCLK2則表示APB2匯流排的時鐘。3、9、10兩句程式碼的作用是設定STM32內部FLASH的等待週期。做如下解釋：STM32的內部使用者FLASH用以儲存程式碼指令供CPU存取以執行，STM32的CPU的最大速率已知為72MHz，但FLASH無法達到這麼高的速度，因此要在CPU存取FLASH的過程中插入所謂的“等待週期”，顯然CPU速度越快，所要插入的等待週期個數越多，原則是        1）當CPU速率為0 ~ 24MHz時，不需要插入等待週期，即等到週期個數為0；        2）當CPU速率為24 ~ 48MHz時，插入1個等待週期；        3）當CPU速率為48MHz ~ 72MHz時，插入2個等待週期；有以上三點準備之後，開始解析這段程式：（1）定義一個ErrorStatus型別的變數HSEStartUpStatus；（2）將時鐘樹復位至預設設定；（3）開啟HSE晶振；（4）等待HSE晶振起振穩定，並將起振結果儲存至HSEStartUpStatus變數中；（5）判斷HSE晶振是否起振成功（假設成功了，進入if內部）；（6）設定HCLK時鐘為SYSCLK的1分頻；（7）設定PLCK2時鐘為SYSCLK的1分頻；（8）設定PLCK1時鐘為SYSCLK的2分頻；（11）選擇PLL輸入源為HSE時鐘經過1分頻，並進行9倍頻；（12）使能PLL輸出；（13）等待PLL輸出穩定；（14）選擇系統時鐘源為PLL輸出；（15）等待系統時鐘穩定；上述程式碼中對時鐘樹的配置順序為（對應圖中標號）:3——11——14——15——7——21——8——9通過對比發現，程式中對時鐘樹的配置順序並不是依次從圖中由左到右、由上到下配置的，這是為什麼呢？事實上這個問題相信大部分讀者都可以自己解釋：電子設計世界的思維和操作方式，其順序往往和日常生活是不一樣的，比如人們經常先給電視機連線電源，再開啟電視機開關；先把大水管的總閘開啟，再開啟小水龍頭；總而言之是一種由“主”到“次”的順序。轉移到最常見的51微控制器的開發平臺，開發人員往往先把定時器的分頻數，過載值等引數配置好，最後才啟動定時器計數；先把各個外設的中斷開啟，最後再開啟總中斷；這和人們的生活習慣其實恰好相反，是一種先“次”後“主”的順序。         至此，理解STM32的時鐘樹就是輕而易舉的事情了。