STM32时钟配置全攻略——从小白到高手

STM32时钟配置全攻略——从小白到高手

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/wwwmy1/article/details/145682994

STM32的时钟配置是开发过程中的关键环节，它直接影响到MCU的运行速度和外设的工作效率。本文将从时钟系统的概述开始，逐步深入讲解时钟源、PLL、系统时钟和总线时钟的概念，并详细解析RCC_OscConfig和RCC_ClockConfig两个关键函数的使用方法。通过本文的学习，你将能够掌握STM32时钟配置的核心要点，成为一名合格的嵌入式开发者。

STM32 时钟系统概述

STM32的时钟系统相当于一个庞大的交通网络，所有外设都需要从某个时钟源获取“动力”来运转。它主要包括：

时钟源（Oscillator）

STM32内部有多个时钟源，它们的特点如下：

这些时钟源可以直接使用，也可以经过PLL进行放大！

PLL（相位锁环）

STM32内置的PLL（Phase Locked Loop）允许对时钟进行倍频或分频，比如：

• HSE = 8MHz，可以用PLL放大到168MHz，作为CPU主频！
• HSI = 16MHz，可以用PLL倍频到48MHz，用于USB通信！

所以，高主频STM32（72MHz、168MHz）基本都依赖PLL！

系统时钟（SYSCLK）与总线时钟

系统时钟（SYSCLK）决定了MCU的运行速度，而总线时钟决定了外设的速度。

SYSCLK → AHB (HCLK) → APB1 (PCLK1) → 低速外设 (UART2/3, I2C, SPI2/3)
                 ↓  
                 APB2 (PCLK2) → 高速外设 (UART1, SPI1, ADC)

掌握这些时钟后，我们就可以进行配置了！

STM32 时钟配置的完整流程

STM32的时钟配置通常分为两大步骤：

1. 配置时钟源（Oscillator）
2. 配置时钟分配（Clock）

这两个函数至关重要，我们逐个解析！

结构体RCC_OscInitTypeDef和RCC_ClkInitTypeDef介绍

RCC_OscInitTypeDef 结构体

该结构体用于配置STM32的时钟源（Oscillator），即MCU运行所需的基础时钟。它主要包含HSE（外部高速晶振）、HSI（内部高速振荡器）、LSE（外部低速晶振）、LSI（内部低速振荡器）以及PLL（相位锁环）的相关参数。

typedef struct
{
  uint32_t OscillatorType;       // 选择要配置的振荡器（HSE、HSI、LSE、LSI）
  uint32_t HSEState;             // HSE（外部高速晶振）的状态（开启、关闭、旁路）
  uint32_t LSEState;             // LSE（外部低速晶振）的状态（开启、关闭、旁路）
  uint32_t HSIState;             // HSI（内部高速振荡器）的状态（开启、关闭）
  uint32_t HSICalibrationValue;  // HSI校准值（用于调整HSI的精度）
  uint32_t LSIState;             // LSI（内部低速振荡器）的状态（开启、关闭）
  RCC_PLLInitTypeDef PLL;        // PLL（相位锁环）相关配置
} RCC_OscInitTypeDef;

结构体成员解析

RCC_ClkInitTypeDef 结构体

该结构体用于配置系统时钟（System Clock）及其在不同总线上的分配方式。它决定了主时钟来源以及AHB和APB总线的时钟分频情况。

typedef struct
{
  uint32_t ClockType;      // 需要配置的时钟类型
  uint32_t SYSCLKSource;   // 选择系统时钟源
  uint32_t AHBCLKDivider;  // AHB总线时钟分频
  uint32_t APB1CLKDivider; // APB1总线时钟分频
  uint32_t APB2CLKDivider; // APB2总线时钟分频
} RCC_ClkInitTypeDef;

结构体成员解析

HAL_RCC_OscConfig() —— 选择时钟源

HAL_RCC_OscConfig()用于选择MCU运行的时钟源，并配置PLL。

下列结构体配置中的参数是基于上述时钟树图，具体数字大家可以反复比对一下，细细理解其中每个参数的含义，加深对配置过程的理解。

结构体RCC_OscInitTypeDef

RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; // 选择HSE
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; // 开启HSE
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; // 开启PLL
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; // 让PLL使用HSE
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 8; // 8分频
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 336; // 336倍频
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = 2; // 2分频，最终得到168MHz
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) {
    Error_Handler(); // 错误处理
}

理解关键参数：

• PLL.PLLM = 8 → HSE 8MHz ÷ 8 = 1MHz
• PLL.PLLN = 336 → 1MHz × 336 = 336MHz
• PLL.PLLP = 2 → 336MHz ÷ 2 = 168MHz

这样，我们就成功将系统主频调整到了168MHz！

HAL_RCC_ClockConfig() —— 分配时钟

HAL_RCC_ClockConfig()用于将主时钟分配给AHB、APB总线。

结构体RCC_ClkInitTypeDef

RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_HCLK |
                              RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; // 选择PLL
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; // AHB不分频
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4; // APB1 4分频
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; // APB2 2分频
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
}

理解关键参数：

• AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1 → HCLK = 168MHz
• APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4 → PCLK1 = 42MHz
• APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2 → PCLK2 = 84MHz

这样，我们的STM32就能跑得飞快！

总结

• HAL_RCC_OscConfig()选择HSE并开启PLL，设定168MHz时钟。
• HAL_RCC_ClockConfig()设定AHB = 168MHz，APB1 = 42MHz，APB2 = 84MHz。
• 所有外设正常运行，STM32高速运转！