2、时钟

1 时钟树

1.1什么是时钟

时钟是具有周期性的脉冲信号，常用占空比50%的方波。

1.2时钟树（F1系列）

时钟源名称	频率	材料	用途
高速外部振荡器HSE	4~16MHz	晶体/陶瓷	SYSCLK/RTC
低速外部振荡器LSE	32.768KHz	晶体/陶瓷	RTC
高速内部振荡器HSI	8MHz	RC	SYSCLK
低速内部振荡器LSI	40KHz	RC	RTC/IWDG

时钟安全系统（CSS）：若HSE启动失败，切换到HSI，可进入NMI中断

自由运行时钟（FCLK）：用于采样中断和调试模块的计时，休眠仍然有效

2 系统时钟配置

2.1 系统时钟配置步骤

具体配置步骤如下：

1. 配置HSE_VALUE，告诉HAL库外部的晶振频率
2. 调用SystemInit()（可选）
3. 通过HAL_RCC_Oscconfig()选择时钟源，配置PLL
4. 通过HAL_RCC_Clockconfig()选择系统时钟源，配置总线分频器
5. 通过HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig()配置外设扩展时钟（可选）

2.2 外设时钟的使能和失能

使用某个外设前必需先使能对应外设的时钟

使能：__HAL_RCC_PPP_CLK_ENABLE();

失能：__HAL_RCC_PPP_CLK_DISABLE();

2.3 HAL_RCC_Oscconfig()函数

HAL_RCC_Oscconfig()函数是HAL库中配置时钟源的核心函数，负责初始化芯片振荡器和锁相环（PLL）。函数的基本定义为：

HAL_StatusTypeDef HAL_RCC_OscConfig(RCC_OscInitTypeDef *RCC_OscInitStruct);

该函数接受一个RCC_OscInitTypeDef结构体作为指针并返回一个HAL_StatusTypeDef枚举类型反映操作结果。其中RCC_OscInitTypeDef结构体的定义如下：

typedef stuct

{

uint32_t OscillatorType;

uint32_t HSEState;

uint32_t HSEPredivValue;

uint32_t LSEState;

uint32_t HSIState;

uint32_t HSICalibrationValue;

uint32_t LSIState;

RCC_PLLInitTypeDef PLL;

}RCC_OscInitTypeDef;

该结构体中各成员和参数如下：

OscillatorType：用以选择要配置的振荡器，可选值有

RCC_OSCILLATORTYPE_HSE：高速外部时钟

RCC_OSCILLATORTYPE_HSI：高速内部时钟

RCC_OSCILLATORTYPE_LSE：低速外部时钟

RCC_OSCILLATORTYPE_LSI：低速内部时钟

HSEState/HSIState/LSEState/LSIState：选择对应时钟状态，可选值有

RCC_HSE/HSI/LSE/LSI_ON：开启对应时钟

RCC_HSE/HSI/LSE/LSI_OFF：关闭对应时钟

HSEPredivValue：选择HSE进入PLL前的分频值，对应F1系列可选值有

RCC_HSE_PREDIV_DIV1：1分频（不分频）

RCC_HSE_PREDIV_DIV2：2分频

HSICalibrationValue：微调HSI内部RC振荡器的频率，校准其频率，可选范围为0x00到0x1F

RCC_PLLInitTypeDef：嵌套结构体，用以配置PLL，主要有3个成员：

PLLState：PLL的使能状态，可选值有

RCC_PLL_ON：开启PLL

RCC_PLL_OFF：关闭PLL

PLLSource：PLL的输入时钟源，可选值有

RCC_PLLSOURCE_HSE：选择HSE

RCC_PLLSOURCE_HSI：选择HSI

PLLMUL：PLL倍频，对应F1系列可选范围有RCC_PLL_MUL2到RCC_PLL_MUL16，代表2倍频到16倍频

当函数被调用时会返回一个枚举类型HAL_StatusTypeDef，其可能值有

HAL_OK：配置成功

HAL_ERROR：配置失败

HAL_TIMEOUT：配置超时

2.4 HAL_RCC_ClockConfig()函数

HAL_RCC_ClockConfig()函数是在HAL_RCC_Oscconfig()配置结束后用以确定整个芯片的时钟树，负责选择系统时钟源，并配置所有总线的分频系数。

HAL_StatusTypeDef HAL_RCC_ClockConfig(RCC_ClkInitTypeDef *RCC_ClkInitStruct, uint32_t FLatency);

该函数主要包括两个参数，一个是时钟配置结构体，另一个为FLASH等待周期，并同样返回一个枚举类型HAL_StatusTypeDef反映操作结果，其中结构体的定义如下：

typedef struct

{

uint32_t ClockType;

uint32_t SYSCLKSource;

uint32_t AHBCLKDivider;

uint32_t APB1CLKDivder;

uint32_t APB2CLKDivder;

}RCC_CLKInitTypeDef

ClockType：选择配置的时钟总线，可选值有

RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK：系统时钟

RCC_CLOCKTYPE_HCLK：AHB总线时钟

RCC_CLOCKTYPE_PCLK1：APB1外设总线时钟（F1系列最高36MHz）

RCC_CLOCKTYPE_PCLK2：APB2外设总线时钟（F1系列最高72MHz）

SYSCLKSource：选择系统时钟来源，可选值有

RCC_SYSCLK_SOURCE_HSI：选择HSI作为来源

RCC_SYSCLK_SOURCE_HSE：选择HSE作为来源

RCC_SYSCLK_SOURCE_PLLCLK：选择PLL作为来源（常用）

AHBCLKDivider：配置AHB总线时钟的分频系数，可选范围为RCC_SYSCLK_DIV1到RCC_SYSCLK_DIV512，代表1到512分频，将SYSCLK分频后作为HCLK

APB1CLKDivider：配置APB1总线时钟的分频系数，可选范围为RCC_HCLK_DIV1到RCC_HCLK_DIV16，代表1到16分频，将HCLK分频后作为PCLK1

APB2CLKDivider：配置APB2总线时钟的分频系数，可选范围为RCC_HCLK_DIV1到RCC_HCLK_DIV16，代表1到16分频，将HCLK分频后作为PCLK2

FLatency：配置FLASH储存器的访问等待周期。当SYSCLK提高时，CPU访问FLASH的速度需要匹配，否则当CPU速度太快而FLASH无法跟上时就会发生错误，因此需要设置访问等待周期，可选值有（以F1系列为例）

FLASH_LATENCY_0：不等待（当SYSCLK≤24MHz）

FLASH_LATENCY_1：等待1周期（当24MHz＜SYSCLK≤48MHz）

FLASH_LATENCY_2：等待2周期（当48MHz＜SYSCLK≤72MHz）