STM32之時鐘頻率和定時器時鐘講解

2020-12-25 電子產品世界
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本學習筆記基於STM32固件庫V3.0
使用晶片型號：STM32F103
開發環境：MDK
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本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201611/316490.htm

第一課 時鐘頻率

STM32F103內部8M的內部震蕩，經過倍頻後最高可以達到72M。目前TI的M3系列晶片最高頻率可以達到80M。

在stm32固件庫3.0中對時鐘頻率的選擇進行了大大的簡化，原先的一大堆操作都在後臺進行。系統給出的函數為SystemInit()。但在調用前還需要進行一些宏定義的設置，具體的設置在system_stm32f10x.c文件中。

文件開頭就有一個這樣的定義:
//#define SYSCLK_FREQ_HSEHSE_Value
//#define SYSCLK_FREQ_20MHz 20000000
//#define SYSCLK_FREQ_36MHz 36000000
//#define SYSCLK_FREQ_48MHz 48000000
//#define SYSCLK_FREQ_56MHz 56000000
#define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000

ST 官方推薦的外接晶振是 8M,所以庫函數的設置都是假定你的硬體已經接了 8M 晶振來運算的.以上東西就是默認晶振 8M 的時候,推薦的 CPU 頻率選擇.在這裡選擇了：
#define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000
也就是103系列能跑到的最大值72M

然後這個 C文件繼續往下看
#elif defined SYSCLK_FREQ_72MHz
const uint32_t SystemFrequency= SYSCLK_FREQ_72MHz;
const uint32_t SystemFrequency_SysClk = SYSCLK_FREQ_72MHz;
const uint32_t SystemFrequency_AHBClk = SYSCLK_FREQ_72MHz;
const uint32_t SystemFrequency_APB1Clk = (SYSCLK_FREQ_72MHz/2);
const uint32_t SystemFrequency_APB2Clk = SYSCLK_FREQ_72MHz;

這就是在定義了CPU跑72M的時候,各個系統的速度了.他們分別是:硬體頻率,系統時鐘,AHB總線頻率,APB1總線頻率,APB2總線頻率.再往下看,看到這個了:
#elif defined SYSCLK_FREQ_72MHz
static void SetSysClockTo72(void);

這就是定義 72M 的時候,設置時鐘的函數.這個函數被 SetSysClock ()函數調用,而
SetSysClock ()函數則是被 SystemInit()函數調用.最後 SystemInit()函數,就是被你調用的了

所以設置系統時鐘的流程就是:
首先用戶程序調用 SystemInit()函數,這是一個庫函數,然後 SystemInit()函數裡面,進行了一些寄存器必要的初始化後,就調用 SetSysClock()函數. SetSysClock()函數根據那個#define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000 的宏定義,知道了要調用SetSysClockTo72()這個函數,於是,就一堆麻煩而複雜的設置~!@#$%^然後,CPU跑起來了,而且速度是 72M. 雖然說的有點累贅,但大家只需要知道,用戶要設置頻率,程序中就做的就兩個事情:
第一個: system_stm32f10x.c 中 #define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000
第二個:調用SystemInit()

STM32中定時器的時鐘源

STM32中有多達8個定時器，其中TIM1和TIM8是能夠產生三對PWM互補輸出的高級定時器，常用於三相電機的驅動，它們的時鐘由APB2的輸出產生。其它6個為普通定時器，時鐘由APB1的輸出產生。

下圖是STM32參考手冊上時鐘分配圖中，有關定時器時鐘部分的截圖：

從圖中可以看出，定時器的時鐘不是直接來自APB1或APB2，而是來自於輸入為APB1或APB2的一個倍頻器，圖中的藍色部分。
下面以定時器2~7的時鐘說明這個倍頻器的作用：當APB1的預分頻係數為1時，這個倍頻器不起作用，定時器的時鐘頻率等於APB1的頻率；當APB1的預分頻係數為其它數值(即預分頻係數為2、4、8或16)時，這個倍頻器起作用，定時器的時鐘頻率等於APB1的頻率兩倍。

假定AHB=36MHz，因為APB1允許的最大頻率為36MHz，所以APB1的預分頻係數可以取任意數值；當預分頻係數=1時，APB1=36MHz，TIM2~7的時鐘頻率=36MHz(倍頻器不起作用)；當預分頻係數=2時，APB1=18MHz，在倍頻器的作用下，TIM2~7的時鐘頻率=36MHz。

有人會問，既然需要TIM2~7的時鐘頻率=36MHz，為什麼不直接取APB1的預分頻係數=1？答案是：APB1不但要為TIM2~7提供時鐘，而且還要為其它外設提供時鐘；設置這個倍頻器可以在保證其它外設使用較低時鐘頻率時，TIM2~7仍能得到較高的時鐘頻率。

再舉個例子：當AHB=72MHz時，APB1的預分頻係數必須大於2，因為APB1的最大頻率只能為36MHz。如果APB1的預分頻係數=2，則因為這個倍頻器，TIM2~7仍然能夠得到72MHz的時鐘頻率。能夠使用更高的時鐘頻率，無疑提高了定時器的解析度，這也正是設計這個倍頻器的初衷。

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