普冉PY32系列(四) PY32F002A/003/030的时钟设置
目录
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PY32F030 的系统时钟
PY32F002A, PY32F003, PY32F030 三个系列硬件相同, 代码通用. 下面以 PY32F030的时钟树结构为例说明
从图中可以看到内部时钟有32KHz和24MHz(从代码上看其实是8MHz),外部时钟是直接接入, PLL只有2倍(按PY32F072的PLL寄存器试过, 写入无效, 因此没法做再高的倍频了).
使用外置晶振时如果要达到标称的48MHz, 晶振频率就必须用24MHz, 而不是常见的8MHz了. 在示例代码中有备注在PLL启用时, 外置晶振的频率需要大于12MHz, 因此外部晶振的频率可以选择的是12MHz - 24MHz, 更低的频率应该也行就是不能上PLL.
系统时钟和DMA时钟都是通过 AHB 分频, 其它的外设通过 APB 再次分频.
时钟设置代码
以下区分HAL和LL外设库, 对内置高速振荡源和外置高速晶振分别说明
使用内置高速振荡源
内部高速时钟频率为24MHz, 可选的频率有4MHz, 8MHz, 16MHz, 22.12MHz 和 24MHz, 这些是通过寄存器还原出厂校准的RC值设置达到的. 可以通过调整这些值调节频率.
使用HAL外设库, 24MHz
首先是在 py32f0xx_hal_conf.h 中设置 HSI_VALUE, 默认是8MHz, 这个不需要改
#if !defined (HSI_VALUE)
#define HSI_VALUE ((uint32_t)8000000) /*!< Value of the Internal oscillator in Hz */
#endif /* HSI_VALUE */
然后在代码中
static void APP_SystemClockConfig(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
// 设置振荡源类型
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE
| RCC_OSCILLATORTYPE_HSI
| RCC_OSCILLATORTYPE_LSE
| RCC_OSCILLATORTYPE_LSI;
// 开启内部高速时钟
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
// 设置内部高速时钟频率为24MHz
RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_24MHz;
// 内部高速时钟不分频, 分频系数可以设置为 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128
RCC_OscInitStruct.HSIDiv = RCC_HSI_DIV1;
// 关闭其它时钟: 外置高速, 内置低速, 外置低速
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_OFF;
RCC_OscInitStruct.LSIState = RCC_LSI_OFF;
RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_OFF;
// 关闭PLL
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_OFF;
// 应用设置
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
APP_ErrorHandler();
}
// 修改时钟后, 重新初始化 AHB,APB 时钟
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK
| RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
| RCC_CLOCKTYPE_PCLK1;
// 设置 SYSCLK 时钟源为内部高速时钟
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
// AHB 不分频
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
// APB 不分频
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
// 启用设置, flash等待时间为0
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
{
APP_ErrorHandler();
}
}
对于flash的等待时间, 普冉的示例代码中的建议是 小于等于24MHz的使用0, 大于24MHz的使用1
* -- clock <= 24MHz: FLASH_LATENCY_0
* -- clock > 24MHz: FLASH_LATENCY_1
使用LL外设库, 24MHz
static void APP_SystemClockConfig(void)
{
// 启用内部高速振荡源
LL_RCC_HSI_Enable();
// 校准为 24MHz
LL_RCC_HSI_SetCalibFreq(LL_RCC_HSICALIBRATION_24MHz);
// 等待稳定标志位
while(LL_RCC_HSI_IsReady() != 1);
// 设置 AHB 不分频
LL_RCC_SetAHBPrescaler(LL_RCC_SYSCLK_DIV_1);
// 设置系统时钟源为内部高速时钟
LL_RCC_SetSysClkSource(LL_RCC_SYS_CLKSOURCE_HSISYS);
// 等待设置完成
while(LL_RCC_GetSysClkSource() != LL_RCC_SYS_CLKSOURCE_STATUS_HSISYS);
// 设置flash等待时间
LL_FLASH_SetLatency(LL_FLASH_LATENCY_0);
// 设置APB 不分频
LL_RCC_SetAPB1Prescaler(LL_RCC_APB1_DIV_1);
/* 更新全局变量 SystemCoreClock(或者通过函数 SystemCoreClockUpdate) */
LL_SetSystemCoreClock(24000000);
/* 更新 SysTick 的时钟源设置, 频率为24MHz */
LL_InitTick(24000000, 1000U);
}
使用内置晶振带PLL
PLL带2倍频, 可以将24MHz的内置/外置频率翻倍成48MHz. 手册上 PY32F030的最高工作频率. 实际上 PY32F002A 和 PY32F003 工作在这个频率上也毫无问题.
使用HAL外设库, 48MHz
首先在 py32f0xx_hal_conf.h 中设置 HSI_VALUE, 默认是8MHz 不需要改
#if !defined (HSI_VALUE)
#define HSI_VALUE ((uint32_t)8000000) /*!< Value of the Internal oscillator in Hz */
#endif /* HSI_VALUE */
然后在代码中
static void APP_SystemClockConfig(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE
| RCC_OSCILLATORTYPE_HSI
| RCC_OSCILLATORTYPE_LSE
| RCC_OSCILLATORTYPE_LSI;
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON; /* HSI ON */
RCC_OscInitStruct.HSIDiv = RCC_HSI_DIV1; /* No division */
RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_16MHz; /* HSI =16MHz */
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_OFF; /* OFF */
RCC_OscInitStruct.HSEFreq = RCC_HSE_16_32MHz;
RCC_OscInitStruct.LSIState = RCC_LSI_OFF; /* OFF */
RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_OFF; /* OFF */
// 以上部分和使用HSI作为时钟源是一样的, 以下是PLL相关的设置, 首先是开启PLL
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
// 将PLL时钟源设置为内部高速, HSI频率需要高于12MHz
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
// 应用设置
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
APP_ErrorHandler();
}
// 设置系统时钟
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1;
// 设置PLL为系统时钟源
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
// AHB 不分频
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
// APB 不分频
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
// 应用设置
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_1) != HAL_OK)
{
APP_ErrorHandler();
}
}
使用LL外设库, 48MHz
LL外设库的PLL设置比较简洁
static void APP_SystemClockConfig(void)
{
LL_UTILS_ClkInitTypeDef UTILS_ClkInitStruct;
// 启用内部高速
LL_RCC_HSI_Enable();
// 设置为24MHz, 这里可以微调频率, 值越大频率越快
LL_RCC_HSI_SetCalibFreq(LL_RCC_HSICALIBRATION_24MHz + 15);
// 等待稳定
while (LL_RCC_HSI_IsReady() != 1);
// AHB 不分频
UTILS_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = LL_RCC_SYSCLK_DIV_1;
// APB 不分频
UTILS_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = LL_RCC_APB1_DIV_1;
// 设置系统时钟源为PLL+HSI, 注意这个方法名
LL_PLL_ConfigSystemClock_HSI(&UTILS_ClkInitStruct);
// 更新 SysTick的设置
LL_InitTick(48000000, 1000U);
}
使用外部晶振
不开PLL时, 外部晶振支持的最大频率为32MHz. 用32MHz的晶振测试过没问题, 再高无法运行(去掉代码中的限制测过了). 以下代码基于24MHz的外部晶振, 如果使用其它频率的晶振要对应调整.
使用HAL外设库, 24MHz
首先是在 py32f0xx_hal_conf.h 中设置 HSE_VALUE, 使用的是24MHz的晶振, 这里设置为 24000000
#if !defined (HSE_VALUE)
#define HSE_VALUE ((uint32_t)24000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
#endif /* HSE_VALUE */
然后在代码中
static void APP_SystemClockConfig(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
// 启用外部高速晶振
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
// 频率范围为 16-32MHz
RCC_OscInitStruct.HSEFreq = RCC_HSE_16_32MHz;
// 应用设置
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
APP_ErrorHandler();
}
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1;
// 设置时钟源为外部高速晶振
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSE;
// AHB 和 APB 都不分频
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
/*
* Re-initialize RCC clock
* -- clock <= 24MHz: FLASH_LATENCY_0
* -- clock > 24MHz: FLASH_LATENCY_1
*/
// 应用设置
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
{
APP_ErrorHandler();
}
}
使用LL外设库, 24MHz
static void APP_SystemClockConfig(void)
{
// 启用外部高速晶振
LL_RCC_HSE_Enable();
// 设置频率范围为 16 - 32MHz
LL_RCC_HSE_SetFreqRegion(LL_RCC_HSE_16_32MHz);
// 等待稳定
while(LL_RCC_HSE_IsReady() != 1);
// 设置 AHB 为不分频
LL_RCC_SetAHBPrescaler(LL_RCC_SYSCLK_DIV_1);
// 设置系统时钟源为外部高速晶振
LL_RCC_SetSysClkSource(LL_RCC_SYS_CLKSOURCE_HSE);
// 等待稳定
while(LL_RCC_GetSysClkSource() != LL_RCC_SYS_CLKSOURCE_STATUS_HSE);
// 设置 APB 不分频
LL_RCC_SetAPB1Prescaler(LL_RCC_APB1_DIV_1);
// 更新系统时钟值
/* Update global SystemCoreClock(or through SystemCoreClockUpdate function) */
LL_SetSystemCoreClock(HSE_VALUE);
// 更新 SysTick
/* Re-init frequency of SysTick source */
LL_InitTick(HSE_VALUE, 1000U);
}
使用外部晶振带PLL
开启PLL后, 外部晶振支持的最大频率为24MHz, 倍频后为48MHz. 实测如果外接32MHz晶振再开启PLL, 去掉了代码中的频率限制, 无法运行, 可能还有其它限制没有移除干净, 有网友说最高可以跑到96MHz, 不清楚如何实现的.
使用HAL外设库, 48MHz
首先是在 py32f0xx_hal_conf.h 中设置 HSE_VALUE, 使用的是24MHz的晶振, 这里设置为 24000000
#if !defined (HSE_VALUE)
#define HSE_VALUE ((uint32_t)24000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
#endif /* HSE_VALUE */
然后在代码中
static void APP_SystemClockConfig(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; /* Turn on HSE */
RCC_OscInitStruct.HSEFreq = RCC_HSE_16_32MHz; /* HSE frequency range */
// 开启 PLL
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
// 设置 PLL 时钟源为外部高速晶振
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
// 应用设置
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
APP_ErrorHandler();
}
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1;
// 设置系统时钟源为PLL
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
// AHB和APB都不分频
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; /* APH no division */
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; /* APB no division */
/*
* Re-initialize RCC clock
* -- clock <= 24MHz: FLASH_LATENCY_0
* -- clock > 24MHz: FLASH_LATENCY_1
*/
// 应用设置
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_1) != HAL_OK)
{
APP_ErrorHandler();
}
}
使用LL外设库, 48MHz
static void APP_SystemClockConfig(void)
{
LL_UTILS_ClkInitTypeDef UTILS_ClkInitStruct;
// 启用外部高速晶振
LL_RCC_HSE_Enable();
// 设置频率范围
LL_RCC_HSE_SetFreqRegion(LL_RCC_HSE_16_32MHz);
// 等待稳定
while(LL_RCC_HSE_IsReady() != 1);
// 设置 AHB 不分频, APB 不分频
UTILS_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = LL_RCC_SYSCLK_DIV_1;
UTILS_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = LL_RCC_APB1_DIV_1;
// 设置系统时钟源为外部高速晶振, 关闭 BYPASS (BYPASS开启后外部时钟源将会通过 PF0 输入到芯片内部，PF1 作为 GPIO 使用)
LL_PLL_ConfigSystemClock_HSE(24000000U, LL_UTILS_HSEBYPASS_OFF, &UTILS_ClkInitStruct);
/* Re-init frequency of SysTick source, reload = freq/ticks = 48000000/1000 = 48000 */
// 更新 SysTick
LL_InitTick(48000000, 1000U);
}
示例代码
上面的代码已经放到仓库
- HAL外设库的示例
- LL外设库
最后
PY32F002A/003/030的内置高速时钟精度一般, 出厂预设校准值对应的时钟基本上每秒都会偏慢10到15个毫秒, 如果把手按上去让芯片升温, 能看到间隔明显变小. 也许这些芯片出厂校准的环境温度较高, 而我测试的正好在冬天温度偏低. 如果需要较高精度的, 建议使用外置晶振.
