时钟系统是cpu的脉搏,就像人的心跳一样。stm32f4 的时钟系统比较复杂,不像简单的51 单片机一个系统时钟就可以解决一切。stm32f4 的框图如下(可以看到相应的时钟):
1. 连至 apb2 的定时器从 timxclk 提供时钟 (最高 168 mhz) ,连至 apb1 的定时器从 timxclk 提供时钟 (取决于rcc_dckcfgr 寄存器中 timpre 位的配置,最高 84 mhz 或 168 mhz)。
2. 摄像头接口和网络接口仅适用于 stm32f407xx 设备。
系统时钟图:
在stm32f4中,有5个重要的时钟源,为 hsi、 hse、 lsi、 lse、 pll。 其中 pll 实际是分为两个时钟源,分别为主 pll 和专用 pll。 从时钟频率来分可以分为高速时钟源和低速时钟源,在这 5 个中 hsi, hse 以及 pll 是高速时钟, lsi 和 lse 是低速时钟。从来源可分为外部时钟源和内部时钟源,外部时钟源就是从外部通过接晶振的方式获取时钟源,其中 hse 和lse 是外部时钟源,其他的是内部时钟源。下面我们看看 stm32f4 的这 5 个时钟源,我们讲解顺序是按图中红圈标示的顺序:
①、 lsi 是低速内部时钟, rc 振荡器,频率为 32khz 左右。供独立看门狗和自动唤醒单元使用。
②、 lse 是低速外部时钟,接频率为 32.768khz 的石英晶体。 这个主要是 rtc 的时钟源。
③、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,频率范围为 4mhz~26mhz。核心板接的是 8m 的晶振。 hse 也可以直接做为系统时钟或者 pll 输入。
④、 hsi 是高速内部时钟, rc 振荡器, 频率为 16mhz。 可以直接作为系统时钟或者用作 pll输入。
⑤、 pll 为锁相环倍频输出。 stm32f4 有两个 pll:
1) 主 pll(pll)由 hse 或者 hsi 提供时钟信号,并具有两个不同的输出时钟。
第一个输出 pllp 用于生成高速的系统时钟(最高 168mhz)
第二个输出 pllq 用于生成 usb otg fs 的时钟( 48mhz),随机数发生器的时钟和 sdio时钟。
2) 专用 pll(plli2s)用于生成精确时钟,从而在 i2s 接口实现高品质音频性能。
给常见的外设提供时钟:
a. 这里是看门狗时钟输入。从图中可以看出,看门狗时钟源只能是低速的 lsi 时钟。
b. 这里是 rtc 时钟源,从图上可以看出, rtc 的时钟源可以选择 lsi, lse,以及hse 分频后的时钟, hse 分频系数为 2~31。
c. 这里是 stm32f4 输出时钟 mco1 和 mco2。 mco1 是向芯片的 pa8 引脚输出时钟。它有四个时钟来源分别为: hsi,lse,hse 和 pll 时钟。 mco2 是向芯片的pc9 输出时钟,它同样有四个时钟来源分别为: hse,pll, sysclk 以及 plli2s时钟。 mco 输出时钟频率最大不超过 100mhz。
d. 这里是系统时钟。从图可以看出, sysclk 系统时钟来源有三个方面:hsi,hse 和 pll。在我们实际应用中,因为对时钟速度要求都比较高我们才会选用 stm32f4 这种级别的处理器,所以一般情况下,都是才用 pll 作为 sysclk时钟源。根据前面的计算公式,大家就可以算出你的系统的 sysclk 是多少。
e. 这里我们指的是以太网 ptp 时钟, ahb 时钟, apb2 高速时钟, apb1 低速时钟。这些时钟都是来源于 sysclk 系统时钟。其中以太网 ptp 时钟是使用系统时钟。ahb,apb2 和 apb1 时钟是经过 sysclk 时钟分频得来。这里大家记住, ahb最大时钟为 168mhz, apb2高速时钟最大频率为 84mhz,而 apb1低速时钟最大频率为 42mhz。
f. 这里是指 i2s 时钟源。从图 可以看出, i2s 的时钟源来源于 plli2s 或者映射到 i2s_ckin 引脚的外部时钟。 i2s 出于音质的考虑,对时钟精度要求很高。
g. 这是 stm32f4 内部以太网 mac 时钟的来源。对于 mii 接口来说,必须向外部phy 芯片提供 25mhz 的时钟,这个时钟,可以由 phy 芯片外接晶振,或者使用stm32f4 的 mco 输 出 来 提 供 。 然 后 , phy 芯 片 再 给 stm32f4 提 供eth_mii_tx_clk 和 eth_mii_rx_clk 时钟。对于 rmii 接口来说,外部必须提供 50mhz 的时钟驱动 phy 和 stm32f4 的 eth_rmii_ref_clk,这个 50mhz时钟可以来自 phy、有源晶振或者 stm32f4 的 mco。
h. 这里是指外部 phy 提供的 usb otg hs( 60mhz)时钟。
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