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STM32使用cubemx生成代码的系统时钟频率配置

发布时间 2023-12-25 22:04:04作者: HAOstudio

STM32使用cubemx生成代码的系统时钟频率配置

当使用cubemx软件自动生成hal库代码时，我们在可视化界面配置的系统时钟频率会通过SystemClock_Config()函数进行配置。如下图所示：

img1

下面则是cubemx中可视化界面配置时钟频率的页面。
使用了外部高速时钟HSE当做时钟源，随后对外部高速时钟进行了1分频；然后进入PLL：选择HSE为PLL时钟源，配置PLL Mul为x9，将系统频率选择为PLLCLK输入，然后得到SYSCLK。SYSCLK通过AHB Prescaler（1分频）得到HCLK时钟，通过APB1 Prescaler（2分频）得到PCLK1时钟，通过APB2 Prescaler（1分频）得到PCLK2时钟。

img2

其实与SystemClock_Config()函数中的配置是一模一样的：

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;   //对外部高速时钟进行1分频
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;              
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;      //选择HSE为PLL时钟源
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;              //配置PLL Mul为x9
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;             //系统频率选择PLLCLK输入
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;                    //AHB   1分频
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;                     //APB1  2分频
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;                     //APB2  1分频

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

系统频率配置过程

首先，STM32上电或复位后，通过汇编代码可以看出来：程序首先会进入SystemInit()函数中做一些初始化的工作，然后再进入main函数中执行。如下图所示：

img3

但是hal库中的SystemInit()函数并没有做配置时钟相关的操作。所以时钟配置只有在main函数中的SystemClock_Config()函数进行。
img4

那么，在STM32上电后到执行SystemClock_Config()函数之前，STM32的运行时钟频率是多少呢？

以STM32F1系列为例，在system_stm32f1xx.c文件中，有具体注释说明，如下图：
img5

  1. 该文件提供了两个函数和一个全局变量：
  • SystemInit()：初始化系统时钟。
  • SystemCoreClockUpdate()：更新SystemCoreClock全局变量。
  • SystemCoreClock：表示系统运行频率。
  1. 当设备（单片机）复位之后，HSI（内部高速时钟，在f1系列为8MHz）会作为系统的时钟源。在"startup_stm32f1xx_xx.s"文件中会在进入main函数之前调用SystemInit()函数去配置系统时钟（显然没有进行配置）。
  2. HSE晶振的默认值设置为了8MHz（根据产品不同，也会设置成25MHz），定义为了HSE_VALUE宏。如果HSE直接或者通过PLL作为了系统时钟源，而且你使用了不同频率的外部晶振，那就必须修改HSE_VALUE的值为当前所用的时钟频率。

所以说，在程序还没执行到SystemClock_Config()函数之前，单片机都是使用内部高速时钟源HSI来作为系统时钟频率的，该HSI的频率会根据单片机的类型不同而有所不同。在执行了SystemClock_Config()函数之后，系统时钟频率便会设置为我们在cubemx中设置的频率。

SystemCoreClock变量

当前系统时钟频率的值保存在了SystemCoreClock全局变量中。可以通过该变量来得到当前系统的运行频率。

在system_stm32f1xx.c文件中，定义了SystemCoreClock变量，如下图。但是初始值给了一个16000000。这个初始值其实并不是一开始的系统运行频率。用户可以通过几种方式来更新该变量的值，更新之后才代表真正的系统运行频率。
img6

更新SystemCoreClock变量的三种方法：

  1. 调用SystemCoreClockUpdate()函数。
  2. 调用HAL_RCC_GetHCLKFreq()函数。
  3. 调用HAL_RCC_ClockConfig()函数。

总结

  1. 在system_stm32xx.c文件中，定义了HSI_VALUE和HSE_VALUE两个宏，分别表示该单片机的内部高速时钟频率和外部高速时钟频率，两个值一定要与实际的相对应。
  2. 当单片机复位之后，HSI（内部高速时钟，在f1系列为8MHz）会作为系统的时钟源。直到执行了SystemClock_Config()函数，系统时钟频率便会设置为在cubemx中设置的频率。
  3. SystemCoreClock全局变量表示当前系统时钟频率，并不是实时的，需要更新。
  4. SystemCoreClock全局变量会用于配置滴答定时器（SysTick timer）和其他参数。