STM32（4）——系统时钟和SysTick

1、STM32的时钟系统

在STM32中，一共有5个时钟源，分别是HSI、HSE、LSI、LSE、PLL

HSI是高速内部时钟，RC振荡器，频率为8MHz；
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，频率范围是4MHz – 16MHz；
LSI是低速内部时钟，RC振荡器，频率为40KHz；
LSE是低速外部时钟，接频率为32.768KHz的石英晶体；
PLL为锁相环倍频输出，严格的来说并不算一个独立的时钟源，PLL的输入可以接HSI/2、HSE或者HSE/2。倍频可选择为2 – 16倍，但是其输出频率最大不得超过72MHz。

其中，40kHz的 LSI 供独立看门狗 IWDG 使用，另外它还可以被选择为实时时钟 RTC 的时钟源。另外，实时时钟 RTC 的时钟源还可以选择LSE，或者是 HSE 的128分频。

STM32中有一个全速功能的USB模块，其串行接口引擎需要一个频率为48MHz的时钟源。该时钟源只能从PLL端获取，可以选择为1.5分频或者1分频，也就是，当需使用到USB模块时，PLL必须使能，并且时钟配置为48MHz或72MHz

另外STM32还可以选择一个时钟信号输出到MCO脚(PA.8)上，可以选择为PLL输出的2分频、HSI、HSE或者系统时钟。

系统时钟SYSCLK，它是提供STM32中绝大部分部件工作的时钟源。系统时钟可以选择为PLL输出、HSI、HSE。系系统时钟最大频率为72MHz，它通过AHB分频器分频后送给各个模块使用，AHB分频器可以选择1、2、4、8、16、64、128、256、512分频，其分频器输出的时钟送给5大模块使用：

送给AHB总线、内核、内存和DMA使用的HCLK时钟；
通过8分频后送给Cortex的系统定时器时钟；
直接送给Cortex的空闲运行时钟FCLK；
送给APB1分频器。APB1分频器可以选择1、2、4、8、16分频，其输出一路供APB1外设使用（PCLK1，最大频率36MHz），另一路送给定时器(Timer)2、3、4倍频器使用。该倍频器可以选择1或者2倍频，时钟输出供定时器2、3、4使用。
送给APB2分频器。APB2分频器可以选择1、2、4、8、16分频，其输出一路供APB2外设使用（PCLK2，最大频率72MHz），另外一路送给定时器(Timer)1倍频使用。该倍频器可以选择1或2倍频，时钟输出供定时器1使用。另外APB2分频器还有一路输出供ADC分频器使用，分频后送给ADC模块使用。ADC分频器可选择为2、4、6、8分频。

需要注意的是定时器的倍频器，当APB的分频为1时，它的倍频值为1，否则它的倍频值为2。

连接在APB1(低速外设)上的设备有：电源接口、备份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3、SPI2、窗口看门狗、Timer2、Timer3、Timer4。注意USB模块虽然需要一个单独的48MHz的时钟信号，但是它应该不是供USB模块工作的时钟，而只是提供给串行接口引擎(SIE)使用的时钟。USB模块的工作时钟应该是由APB1提供的。

连接在APB2（高速外设）上的设备有：UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、GPIOx(PA~PE)、第二功能IO口。

时钟分频原理讲解

2、STM32时钟的初始化

由于我现在所用的开发板已经外接了一个8MHz的晶振，因此将采用HSE时钟，在MDK编译平台中，程序的时钟设置参数流程如下：

将RCC寄存器重新设置为默认值：RCC_DeInit;
打开外部高速时钟晶振HSE： RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
等待外部高速时钟晶振工作： HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
设置AHB时钟(HCLK)： RCC_HCLKConfig;
设置高速AHB时钟(APB2)： RCC_PCLK2Config;
设置低速AHB时钟(APB1)： RCC_PCLK1Config;
设置PLL： RCC_PLLConfig;
打开PLL： RCC_PLLCmd(ENABLE);
等待PLL工作： while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);
设置系统时钟： RCC_SYSCLKConfig;
判断PLL是否是系统时钟： while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);
打开要使用的外设时钟： RCC_APB2PerphClockCmd()….

3、SysTick定时器

NVIC中，捆绑着一个SysTick定时器，它是一个24位的倒数计数定时器，当计到0时，将从RELOAD寄存器中自动重装载定时初值并继续计数，同时内部的 COUNTFLAG 标志会置位，触发中断 (如果中断使能情况下)。只要不把它在SysTick控制及状态寄存器中的使能位清除，就用不停息。Cortex-M3允许为SysTick提供2个时钟源以供选择，第一个是内核的“自由运行时钟”FCLK，“自由”表现在它不是来自系统时钟HCLK，因此在系统时钟停止时，FCLK也能继续运行。第二个是一个外部的参考时钟，但是使用外部时钟时，因为它在内部是通过FCLK来采样的，因此其周期必须至少是FCLK的两倍（采样定理）。

下面介绍一下STM32中的SysTick，它属于NVIC控制部分，一共有4个寄存器：

STK_CSR， 0xE000E010：控制寄存器
STK_LOAD， 0xE000E014：重载寄存器
STK_VAL， 0xE000E018：当前值寄存器
STK_CALRB， 0xE000E01C：校准值寄存器

首先看STK_CSR控制寄存器，有4个bit具有意义：

第0位：ENABLE，SysTick使能位（0：关闭SysTick功能，1：开启SysTick功能）；
第1位：TICKINT，SysTick中断使能位（0：关闭SysTick中断，1：开启SysTick中断）；
第2位：CLKSOURCE，SysTick时钟选择（0：使用HCLK/8作为时钟源，1：使用HCLK）；
第3为：COUNTFLAG，SysTick计数比较标志，如果在上次读取本寄存器后，SysTick已经数到0了，则该位为1，如果读取该位，该位自动清零。

STK_LOAD重载寄存器：

Systick是一个递减的定时器，当定时器递减至0时，重载寄存器中的值就会被重装载，继续开始递减。STK_LOAD 重载寄存器是个24位的寄存器最大计数0xFFFFFF。

STK_VAL当前值寄存器：

也是个24位的寄存器，读取时返回当前倒计数的值，写它则使之清零，同时还会清除在SysTick 控制及状态寄存器中的COUNTFLAG 标志。

STK_CALRB校准值寄存器：

其中包含着一个TENMS位段，具体信息不详。暂时用不到。

在MDK开发环境中，我们不必要非得去操作每一个寄存器，可以通过调用ST函数库中的函数来进行相关的操作，其步骤如下：

（1）调用SysTick_CounterCmd() 失能SysTick计数器

（2）调用SysTick_ITConfig() 失能SysTick中断

（3）调用SysTick_CLKSourceConfig() 设置SysTick时钟源

（4）调用SysTick_SetReload() 设置SysTick重装载值

（5）调用NVIC_SystemHandlerPriorityConfig() 设置SysTick定时器中断优先级

（6）调用SysTick_ITConfig() 使能SysTick中断

（7）在stm32f10x_it.c中SysTickHandler()下写中断服务函数。

（8）在需要的时候调用SysTick_CounterCmd() 开启SysTick计数器

4、工程实现

根据以上描述，准备利用开发板上的LED灯做一个小实验，将第一个跑马灯的实验稍微改进一下，以1s精确延时的状态来顺序点亮LED灯，采用的定时器就是SysTick。

设计思路是先配置好系统的各个参数，然后设置SysTick定时器每1ms就进入一次中断，再定义一个全局变量作为定时长短的参数，然后将从延时函数中得到的参数赋值给这个全局变量，每进入一次中断，这个全局变量就减一次，直到减为0，才跳出延时函数。

1、配置系统时钟

void RCC_cfg()

{
       //定义错误状态变量
       ErrorStatus HSEStartUpStatus;     

       //将RCC寄存器重新设置为默认值
       RCC_DeInit();
 
       //打开外部高速时钟晶振
       RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

       //等待外部高速时钟晶振工作
       HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
       if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)
       {

              //设置AHB时钟(HCLK)为系统时钟
              RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); 

              //设置高速AHB时钟(APB2)为HCLK时钟
              RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

              //设置低速AHB时钟(APB1)为HCLK的2分频
              RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);
             
              //设置FLASH代码延时
              FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2); 

              //使能预取指缓存
              FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

              //设置PLL时钟，为HSE的9倍频 8MHz * 9 = 72MHz
              RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
 
              //使能PLL
              RCC_PLLCmd(ENABLE); 

              //等待PLL准备就绪
              while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);
 
              //设置PLL为系统时钟源
              RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
 
              //判断PLL是否是系统时钟
              while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);
       }
 
       //打开PB和PD用于点亮LED灯
       RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);

}

其中使用到了NVIC的函数，需要将stm32f10xR.lib加入到工程中。

2、配置SysTick定时器

void SysTick_cfg()

{
       //设置失能SysTick定时器
       SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Disable);

       //设置失能SysTick中断
       SysTick_ITConfig(DISABLE);

       //设置SysTick的时钟源为AHB时钟
       SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK); 

       //设置重装载值，由于SysTick是AHB时钟，即72MHz，所以重装载值设置为72000，即每1ms重新装载一次
       SysTick_SetReload(72000);

       //设置SysTick定时器中断优先级
       NVIC_SystemHandlerPriorityConfig(SystemHandler_SysTick, 1, 0);

       //设置使能SysTick中断
       SysTick_ITConfig(ENABLE);
}

3、编写延时函数

void Delay(u32 nTime)

{
       TimingDelay = nTime;
 
       //允许SysTick定时器
       SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Enable);

       //循环等待定时时间到
       while(TimingDelay != 0);

       //禁止SysTick定时器
       SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Disable);

       //清空SysTick定时器
       SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Clear);

}

4、设置通用IO口

void GPIO_cfg()

{
       GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                                         //定义GPIO宏操作结构体

       GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;                               

       GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;               //将B5口配置为通用推挽输出

       GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;           //口线翻转速度为50MHz

       GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);                                  //配置GPIOB口

       GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_3;            //将D3和D6口配置为推挽输出

       GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);                                    //配置GPIOD口

}

5、中断服务函数

void SysTickHandler(void)

{

       TimingDelay--;

}

其中TimingDelay这个全局变量在使用的时候需要在stm32f10x_it.c中进行一下声明，要不然不能使用，其声明语句是：

extern vu32 TimingDelay;

在延时程序中一直检测TimingDelay这个全局变量，只有当其减为0的时候，才跳出延时函数。

6、主程序

#include "stm32f10x.h"

vu32 TimingDelay;

void RCC_cfg();

void SysTick_cfg();

void Delay(u32 nTime);

void GPIO_cfg();

int main()

{

       RCC_cfg();                   //配置RCC时钟

       SysTick_cfg();              //配置SysTick定时器

       GPIO_cfg();                 //配置通用IO口

       while(1)

       {

              GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);

              GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_6);

              GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_3);
           
              Delay(1000);         //延时1s            

              GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);

              GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_3);

              GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_6);            

              Delay(1000);                           

              GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);                            

              GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_6);                     

              GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_3);                  

              Delay(1000);                                    
       }             
}

在延时函数Delay的参数中，可以填入任意的32bits的整数，延时单位是ms。

大部分参考：http://blog.sina.com.cn/s/blog_49cb42490100s60d.html

posted @ 2018-08-09 15:28 小猪利琦阅读(1994) 评论(0) 编辑收藏举报

刷新页面返回顶部

葫芦娃的后桌

没有梦想，何必远方。

STM32（4）——系统时钟和SysTick

1、STM32的时钟系统

2、STM32时钟的初始化

3、SysTick定时器

4、工程实现

1、配置系统时钟

2、配置SysTick定时器

3、编写延时函数

4、设置通用IO口

5、中断服务函数

6、主程序

公告

葫芦娃的后桌

没有梦想，何必远方。

STM32（4）——系统时钟和SysTick

1、STM32的时钟系统

2、STM32时钟的初始化

3、SysTick定时器

4、工程实现

1、配置系统时钟

2、配置SysTick定时器

3、 编写延时函数

4、设置通用IO口

5、中断服务函数

6、主程序

公告

3、编写延时函数