4.2　STM32基础知识储备

第1章已经讲解了STM32芯片的系统架构和主要总线，但是当时主要是为介绍STM32寄存器做铺垫，如果开发者需要更加全面地了解这部分知识，可以查阅《STM32F10x中文参考手册》。本节将会在STM32系统架构的基础上，进一步讲解STM32的端口复用和重映射、嵌套向量中断控制器和时钟系统等相关知识，为后面的嵌入式系统设计做准备。

4.2.1　端口复用和重映射功能

1. 端口复用功能

STM32有很多内置外设，这些外设的外部功能引脚是与GPIO端口进行复用的，当一个GPIO端口作为内置外设的功能引脚使用时，称为复用。关于STM32端口复用的知识在《STM32F10x中文参考手册》中的复用功能I/O和调试配置部分有详细讲解，对于STM32F103ZET6具体哪个GPIO端口可以复用为哪些内置外设的功能引脚，在本书的附录A中有明确的标注。

在STM32中端口复用的案例众多，这里不再详述，仅以STM32中的USART串口为例，对这部分知识进行讲解。对于STM32F103ZET6单片机而言，通过查阅《STM32F10x中文参考手册》可以知道，USART1的引脚所对应的GPIO端口为PA9和PA10（见表4.3）。PA9和PA10的默认功能是通用I/O端口，所以当PA9和PA10引脚作为USART1的TX和RX功能引脚使用时，就是端口复用。

对于USART1而言，复用端口初始化主要有以下几个步骤。

（1）GPIO端口时钟使能。使用端口复用自然要使能相应GPIO端口的时钟，即

（2）复用的外设时钟使能。如果需要将引脚PA9和PA10复用为串口，则需要使能串口时钟，即

（3）GPIO端口模式配置。当I/O端口复用为内置外设功能引脚时，必须设置GPIO端口模式。GPIO端口模式的相关知识将会在第5章进行详细讲解。在复用功能下GPIO端口模式应该如何对应，可以通过查阅《STM32F10x中文参考手册》获得。USART1复用端口的模式配置如表4.4所示，表中的全双工模式与半双工同步模式是指两种不同的通信模式，该部分知识将在第7章进行详细讲解。

从表4.4可以看出，如果要配置全双工模式的USART1，那么TX引脚，即PA9引脚需要配置为推挽复用输出模式，而RX引脚，即PA10引脚需要配置为浮空输入或带上拉输入模式。具体内容如下。

上述代码实现了PA9引脚为推挽复用输出模式、PA10引脚为浮空输入模式的配置，这部分知识将在第5章进行详细讲解。

经过前面三个步骤即可完成全双工模式的USART1的初始化过程，其他端口复用的初始化过程与之类似，这里不再详述。在使用复用功能时，至少需要使能两个时钟，即GPIO端口时钟和复用外设时钟，还要初始化GPIO端口和复用外设功能。

2. 端口重映射功能

STM32有很多内置外设，每个内置外设都有若干个引脚，一般这些引脚的输出端口是固定不变的。但为了让开发者可以更好地安排引脚的走向和功能，在STM32中引入了端口重映射（Remap）概念，即一个外设的引脚除了具有默认的端口引脚，还可以通过设置重映射寄存器的方式，把这个外设的引脚映射到其他端口引脚上。简单来讲，端口重映射就是把某个引脚的外设功能映射到另一个端口引脚上，但这并不是随便映射的，具体对应关系在《STM32F10x中文参考手册》中的复用功能I/O和调试配置部分有详细讲解，下面同样以USART1为例进行说明。

表4.5所示是USART1复用功能重映射表，从表中可以看出，在默认情况下，USART1复用的时候，其引脚位对应为PA9和PA10，也可以将TX和RX重新映射到引脚PB6和PB7上。

在进行端口重映射时，不仅要使能在复用功能中所介绍的两个时钟，还要使能AFIO时钟，之后还需要调用重映射函数。具体步骤如下。

（1）使能GPIOB时钟。

（2）使能USART1时钟。

（3）使能AFIO时钟。

（4）开启重映射。

这样就将USART1的TX和RX功能引脚重映射到引脚PB6和PB7上面了。至于有哪些功能可以重映射，除了查阅《STM32F10x中文参考手册》，还可以通过GPIO_PinRemapConfig函数查看第一个属性参数的取值范围来获得。重映射标识符取值的宏定义放在stm32f10x_gpio.h文件中，从这些宏定义中，也可以获取关于片内外设功能引脚的端口重映射信息，具体内容如下。

从上述程序代码可以看出，许多片内外设和USART1一样，都只有一种重映射，但也有许多片内外设存在部分重映射和完全重映射两种，如USART3、TIM1、TIM2等。部分重映射是指外设的部分功能引脚和默认的一样，另一部分功能引脚则可以重新映射到其他端口引脚上。完全重映射是指所有功能引脚都能够重新映射到其他端口引脚上。以USART3为例，通过查阅《STM32F10x中文参考手册》可以获得USART3复用功能重映射，如表4.6所示。

当USART3采用部分重映射时，将PB10、PB11和PB12引脚所对应的TX、RX和CK功能引脚重映射到PC10、PC11和PC12引脚上。而PB13与PB14引脚所对应的CTS与RTS功能引脚和没有重映射情况是一样的。当USART3采用完全重映射时，TX、RX和CK功能引脚会被重映射到PD8、PD9和PD10引脚上，并且CTS和RTS功能引脚也会重映射到PD11和PD12引脚上。如果需要使用USART3的部分重映射，则调用重映射函数的方法如下。

同样，如果需要使用USART3的全部重映射，则调用重映射函数的方法如下。

这里只简要介绍了STM32端口复用和重映射的相关知识，以方便开发者了解这部分知识，对于其他众多的端口复用与重映射案例，在以后的嵌入式系统设计中用到时再进行讲解。

4.2.2　嵌套向量中断控制器简介

中断是指内部或外部事件使CPU暂停当前程序，转去执行中断服务程序的一种工作机制，由中断源、中断控制和中断响应等几部分组成。

（1）中断源：中断请求的来源；

（2）中断控制：中断的允许/禁止，中断优先级与优先级嵌套；

（3）中断响应：保护断点，转去执行中断服务程序。

Cortex-M3内核可以支持256个中断，其中包括16个内核中断和240个外部中断（也称可屏蔽中断），并能够设置256级可编程的中断优先级。STM32采用Cortex-M3内核，但没有使用Cortex-M3内核的全部中断功能，只用了其中一部分。

STM32最多能够支持84个中断，包括16个内核中断和68个外部中断，并且具有16级可编程的中断优先级，其中68个外部中断是在嵌入式系统设计中经常使用的。但并不是所有的STM32都具备全部的68个外部中断，如STM32F103系列只包含60个中断；STM32F107系列包含68个中断。详细的内部中断和外部中断清单可以通过查阅《STM32F10x中文参考手册》获得，也可以在STM32标准函数库文件里的stm32f10x.h头文件中查到。

STM32中断系统包括中断源、中断通道、中断屏蔽、中断优先级、嵌套向量中断控制器和中断服务程序等。在学习STM32中断系统之前，必须先明确嵌套向量中断控制器（Nested Vectored Interrupt Controller，NVIC）的概念，NVIC控制着整个芯片的中断相关功能，是Cortex-M3内核中的外设之一，并与Cortex-M3内核紧密耦合。

1. NVIC寄存器简介

STM32标准函数库中的core_cm3.h头文件对NVIC结构体的定义如下。

由上述程序代码不难发现，NVIC结构体为一些寄存器预留了很多位，这是为了方便在以后的系统设计过程中对其功能进行扩展。STM32的中断就是在这些NVIC寄存器的控制和管理下有序执行的，只有了解这些中断寄存器，才能方便地使用STM32的中断。下面简要介绍几个主要的寄存器。

（1）ISER[8]。ISER的全称为Interrupt Set Enable Registers，即中断使能寄存器组。Cortex-M3内核所支持的256个中断就是用这里的8个32位寄存器来控制的，寄存器中的每一位都可以使能一个中断。但STM32F103系列的外部中断只有60个，所以STM32F103系列的嵌入式系统设计只能用到ISER[0]和ISER[1]中的前60位。ISER[0]中的bit0～31分别对应中断0～31，ISER[1]中的bit0～27对应中断32～59，需要使能哪个中断，就将相应的ISER寄存器位置1。

（2）ICER[8]。ICER的全称为Interrupt Clear Enable Registers，即中断清除寄存器组。ICER与ISER的功能恰好相反，可以用来清除某个中断的使能。ICER寄存器位与每个中断的对应关系和ISER寄存器位是一样的。这里专门设置一个ICER来清除中断位，而不是向ISER写0来清除，因为NVIC寄存器都是写1有效、写0无效的，具体原理可参阅《Cortex-M3权威指南》中的NVIC中断控制部分。

（3）ISPR[8]。ISPR的全称为Interrupt Set Pending Registers，即中断使能挂起寄存器组。ISPR寄存器位与每个中断的对应关系和ISER寄存器位一样，通过对相应的寄存器位置1，可以将正在进行的中断挂起，进而执行同级或更高级别的中断。同样，对其写0是无效的。

（4）ICPR[8]。ICPR的全称为Interrupt Clear Pending Registers，即中断清除挂起寄存器组。ICPR寄存器位与每个中断的对应关系和ISER寄存器位一样，通过对相应的寄存器位置1，使挂起的中断重新挂接，写0无效。

（5）IABR[8]。IABR的全称为Interrupt Active Bit Registers，即中断有效位寄存器组。IABR寄存器位与每个中断的对应关系同样和ISER寄存器位是一样的，如果对应的寄存器位置1，则表示该位所对应的中断正在被执行。IABR是一个只读寄存器，通过它可以知道当前在执行的中断是哪一个。在中断执行完毕之后由硬件自动清零。

（6）IP[240]。IP的全称为Interrupt Priority Registers，即中断优先级寄存器组。STM32的中断分组与IP寄存器组密切相关，IP寄存器组由240个8位寄存器组成，每个外部中断占用8位，共可以表示240个外部中断。而STM32F103系列单片机只用到了前60位，即IP[59]～IP[0]分别对应外部中断59～0。当然，每个外部中断所占用的8位也没有全部使用，STM32具有16级可编程的中断优先级，因此在设置中断优先级时，只需要使用4位就足够了。这里使用的是寄存器的高4位，这4位又分为抢占优先级和响应优先级（也称子优先级），抢占优先级在前，响应优先级在后，并且这两个优先级各占几位还需要根据SCB->AIRCR中的中断分组设置来决定。

下面简要介绍STM32的中断分组。STM32将中断分为5组，即组0～4，该分组的设置是由SCB->AIRCR寄存器的bit10～8定义的。AIRCR中断分组设置如表4.7所示。

通过表4.7可以清楚地看到组0～4对应的配置关系。

（1）第0组。所有4位都用来配置响应优先级，即不同的中断有16种不同的响应优先级。

（2）第1组。高1位用来配置抢占优先级，低3位用来配置响应优先级，即有2种不同的抢占优先级（0～1级），有8种不同的响应优先级（0～7级）。

（3）第2组。高2位用来配置抢占优先级，低2位用来配置响应优先级，即有4种不同的抢占优先级（0～3级），有4种不同的响应优先级（0～3级）。

（4）第3组。高3位用来配置抢占优先级，低1位用来配置响应优先级，即有8种不同的抢占优先级（0～7级），有2种不同的响应优先级（0～1级）。

（5）第4组。所有4位都用来配置抢占优先级，即不同的中断有16种不同的抢占优先级，没有响应优先级属性。

以组3为例，将中断优先级组设置到第3组时，60个外部中断的中断优先级寄存器高4位中的高3位均为抢占优先级，而低1位为响应优先级。每个中断都可以设置抢占优先级为0～7，响应优先级为1或0。抢占优先级的级别高于响应优先级的级别，二者的数值越小，其优先级越高。

当两个中断的抢占优先级和响应优先级一样时，根据中断先发生的顺序执行；当抢占优先级不同时，高抢占优先级的中断可以打断正在执行的低抢占优先级的中断；而当抢占优先级相同，而响应优先级不同时，高响应优先级的中断却不可以打断低响应优先级的中断。例如，假设设置中断优先级组为2，设置中断3（RTC中断）的抢占优先级为2，响应优先级为1；设置中断6（外部中断0）的抢占优先级为3，响应优先级为0；设置中断7（外部中断1）的抢占优先级为2，响应优先级为0。那么这三个中断的优先级顺序为中断7>中断3>中断6，并且中断3和中断7都可以打断中断6，但中断7和中断3不可以相互打断。

2. NVIC库函数概述

通过前面的介绍，我们已经大致了解了STM32中断设置的过程。在实现对中断配置的管理之前，还需要对NVIC库函数有一个基本的认识。常用的NVIC库函数如表4.8所示。

下面简要介绍一些常用的NVIC库函数。

（1）NVIC初始化设置类函数。

① NVIC_DeInit函数：该函数将外设NVIC寄存器重设为默认值。

例如，重置NVIC寄存器为默认的复位值：

② NVIC_SCBDeInit函数：该函数将外设SCB寄存器重设为默认值。

例如，重置SCB寄存器为默认的复位值：

③ NVIC_PriorityGroupConfig函数：该函数将优先级分组设置为抢占优先级和响应优先级。

例如，定义抢占优先级1位，响应优先级3位：

④ NVIC_Init函数：该函数根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器。

NVIC_InitTypeDef结构体定义在STM32标准函数库文件中的misc.h头文件下，具体定义如下。

每个NVIC_InitTypeDef结构体成员的功能和相应的取值如下。

· NVIC_IRQChannel。该成员用来使能或失能指定的IRQ通道。不同的中断对应不同的IRQ通道，在配置过程中一定不可写错，即使程序写错了也不会报错，只会导致不响应中断。NVIC_IRQChannel的取值可以在stm32f10x.h头文件中的IRQn_Type结构体中找到。NVIC_IRQChannel取值定义如表4.10所示。

· NVIC_IRQChannelPreemptionPriority。该成员用来定义中断的抢占优先级，需要根据优先级分组来确定，不同分组对应的抢占优先级的取值范围在前面已经介绍过了，这里不再详述。

· NVIC_IRQChannelSubPriority。该成员用来定义中断的响应优先级，也需要根据优先级分组来确定。同样，不同分组对应的响应优先级的取值范围在前面也已经介绍过了。

· NVIC_IRQChannelCmd。该成员指定了成员NVIC_IRQChannel中定义的IRQ通道是使能（ENABLE）还是失能（DISABLE），操作的是ISER寄存器和ICER寄存器。

例如，设置优先级分组为第1组，并定义USART1串口中断的抢占优先级为1，响应优先级为5：

⑤ NVIC_StructInit函数：该函数把NVIC_InitStruct中的每个参数按默认值填入。

⑥ NVIC_SetIRQChannelPendingBit函数：该函数设置指定的IRQ通道待处理位。

例如，设置SPI1的IRQ通道待处理位：

（2）NVIC使能类函数。

① NVIC_SETPRIMASK函数：该函数用于使能PRIMASK优先级。

例如，使能PRIMASK优先级：

② NVIC_RESETPRIMASK函数：该函数用于失能PRIMASK优先级。

例如，失能PRIMASK优先级：

③ NVIC_SETFAULTMASK函数：该函数用于使能FAULTMASK优先级。

④ NVIC_RESETFAULTMASK函数：该函数用于失能FAULTMASK优先级。

⑤ NVIC_SystemHandlerConfig函数：该函数用于使能或失能指定的系统Handler。

例如，使能存储器管理Handler：

（3）NVIC检查选择类函数。

① NVIC_ClearIRQChannelPendingBit函数：该函数用于清除指定的IRQ通道待处理位。

例如，清除ADC的IRQ通道待处理位：

② NVIC_GenerateSystemReset函数：该函数用于产生一个系统复位。

例如，使能PRIMASK优先级：

③ NVIC_SystemLPConfig函数：该函数用于选择系统进入低功耗模式的条件。

例如，选择从中断中唤醒系统：

④ NVIC_GetSystemHandlerActiveBitStatus函数：该函数用于检查指定的系统Handler活动位设置与否。

例如，检查系统Handler的总线错误活动位设置与否：

通过讲解上述几种常用的NVIC库函数，基本上就可以使用库函数编程实现中断配置的管理了。在一般的编程配置过程中，并不需要用到上述所有函数，在实际操作中需要注意以下三个编程要点。

· 使能外设某个中断，由具体外设的中断使能相关位进行控制，如串口有发送完成中断和接收完成中断，这两个中断的使能都由串口控制寄存器的中断使能位控制。

· 初始化NVIC_InitTypeDef结构体，配置中断优先级分组，设置抢占优先级和响应优先级、使能中断请求等。这部分工作在介绍NVIC_Init中断初始化函数的时候已经介绍过了，具体内容可以参照前面配置USART1串口中断的例程。

· 编写中断服务函数，在启动startup_stm32f10x_hd.s文件时，已经预先为每个中断编写了一个中断服务函数，只是这些中断函数都为空，目的是初始化中断向量列表。这些服务函数在实际应用中需要重新编写，为了方便管理把中断服务函数统一写在stm32f10xit.c库文件中。

以上简要介绍了NVIC中断管理与配置的相关概念与方法，如中断的初始化、分组设置、优先级管理、清除中断和查看中断状态等，并在介绍寄存器的基础上简要讲解了常用的NVIC库函数，这些知识在以后的嵌入式系统设计实践中会经常用到。

4.2.3　时钟系统与RCC控制器

1. STM32的时钟系统

对于一个微控制器而言，时钟系统就像人的心跳一样重要。STM32不像51单片机那样只需要一个系统时钟，它的时钟系统十分复杂。STM32的时钟系统知识在《STM32F10x中文参考手册》中的系统时钟部分有非常详细的讲解，这里只进行简要的总结介绍。

STM32的时钟系统之所以设计得这么复杂，是因为STM32自身就非常复杂，它有非常多的外设，而且并不是所有外设都需要高的时钟频率，如看门狗和RTC只需要几十千赫兹的时钟频率。由于在同一个电路中，时钟频率越高，其功耗就越大，抗电磁干扰的能力也会减弱，所以较复杂的单片机一般采取多时钟源的方法来解决这些问题。STM32的时钟系统图如图4.1所示。

从图4.1可以看出，STM32共有5个时钟源，即HSI、HSE、LSI、LSE和PLL。根据时钟频率高低，可以将时钟源分为高速时钟源和低速时钟源，其中HSI、HSE和PLL是高速时钟，LSI和LSE是低速时钟。根据时钟来源不同，可以将时钟源分为外部时钟源和内部时钟源。外部时钟源需要通过外接晶振的方式获取时钟源，HSE和LSE是外部时钟源；其他的是内部时钟源，不需要外接晶振。

下面逐一介绍STM32的5个时钟源。

（1）高速内部时钟源HSI，使用RC振荡器，频率为8MHz。

（2）高速外部时钟源HSE，可以外接石英/陶瓷谐振器或接外部时钟源，频率范围为4～16 MHz。

（3）低速内部时钟源LSI，使用RC振荡器，频率为40kHz。独立看门狗（IWDG）的时钟源只能采用LSI，LSI还可以作为实时时钟（Real Time Clock，RTC）的时钟源。

（4）低速外部时钟源LSE，可以外接频率为32.768kHz的石英晶体，它主要作为RTC的时钟源。

（5）锁相环PLL时钟源，其时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或HSE/2，通过设置PLL的倍频因子，可以对PLL的时钟输入源进行倍频，倍频可选择为2～16倍，但是最大输出频率不要超过72MHz。

前面简要概括了STM32的5个时钟源，它们是如何给各个外设和系统提供时钟的呢？在控制STM32系统时钟时，需要配置时钟控制器RCC的相关寄存器。时钟控制器RCC的相关知识将在之后进行详细的介绍。下面逐一讲解如何设置时钟。

（1）系统时钟。

① 锁相环时钟PLLCLK。前面已经提到了PLL的时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或HSE/2，而具体使用哪个输入源由时钟配置寄存器RCC_CFGR的bit16，即PLLSRC决定，倍频因子由RCC_CFGR的bit21～18，即PLLMUL[3:0]进行设置。通常PLL的时钟来源为HSE=8MHz，并将倍频因子设置为9，此时PLL时钟频率PLLCLK应为8×9=72MHz，72MHz也是ST官方推荐的稳定运行时钟频率。

② 系统时钟SYSCLK。系统时钟的来源可以是HSI、PLLCLK或HSE，具体使用哪个输入源可以由时钟配置寄存器RCC_CFGR的bit1～0，即SW[1:0]设置，一般会选取PLLCLK作为系统时钟的来源，即通常取SYSCLK=PLLCLK=72MHz。72MHz是系统时钟的最大频率，当然也可以超频使用。但在一般情况下，为了保证系统稳定性，建议不要冒风险使用超频。

③ AHB总线时钟HCLK。系统时钟SYSCLK经过AHB预分频器分频之后得到的时钟称为AHB总线时钟，即HCLK。分频因子可以是[1, 2, 4, 8, 16, 64, 128, 256, 512]，由时钟配置寄存器RCC_CFGR的bit7～4，即HPRE[3:0]进行设置，通常设置为1分频，即HCLK=SYSCLK=72MHz。大部分片上外设的时钟是经过HCLK分频得到的，AHB总线上外设的时钟设置为多少，需要等到使用该外设时再设置。

④ APB1总线时钟PCLK1。APB1总线时钟PCLK1由HCLK经过低速APB1预分频器得到，分频因子可以是[1, 2, 4, 8, 16]，由时钟配置寄存器RCC_CFGR的bit10～8，即PRRE1[2:0]进行设置，通常设置为2分频，即PCLK1=HCLK/2=36MHz。APB1为低速外设总线，其总线时钟PCLK1的最高频率为36MHz，在该总线上挂载着不同的片上低速外设，如电源接口、备份接口、CAN、USB、I ² C1、I ² C2、UART2和UART3等。外设的时钟设置为多少，需要等到使用该外设时再设置。

⑤ APB2总线时钟PCLK2。APB2总线时钟PCLK2由HCLK经过高速APB2预分频器得到，分频因子可以是[1, 2, 4, 8, 16]，由时钟配置寄存器RCC_CFGR的bit13～11，即PPRE2[2:0]进行设置，通常设置为1分频，即PCLK2=HCLK=72MHz。APB2为高速外设总线，其总线时钟PCLK2的最高频率为72MHz，该总线上挂载着不同的片上高速外设，如USART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2和全部GPIO等。外设的时钟设置为多少，需要等到使用该外设时再设置。

（2）其他时钟。

① USB时钟。USB时钟由PLLCLK经过USB预分频器得到，分频因子可以是1或1.5，由时钟配置寄存器RCC_CFGR的bit22，即USBPRE进行设置。USB时钟的最高频率为48MHz，根据分频因子推算，PLLCLK只能是48MHz或72MHz。通常设置PLLCLK=72MHz，USBCLK=48MHz，即采用1.5分频。USB对时钟要求比较高，所以PLLCLK只能由HSE倍频得到，而不能使用HSI倍频。

② Cortex内核时钟。Cortex内核时钟由HCLK进行8分频得到，为9MHz。Cortex内核时钟用来驱动内核的系统定时器SysTick，SysTick一般用于操作系统的时钟节拍，也可以用于普通定时。

③ ADC时钟。ADC时钟由PCLK2经过ADC预分频器得到，分频因子可以是[2, 4, 6, 8]，由时钟配置寄存器RCC_CFGR的bit15～14，即ADCPRE[1:0]进行设置。注意，这里没有1分频，并且ADC时钟频率最高为14MHz。如果将ADC时钟设置为14MHz，并将采样周期设置成最短（1.5个周期），则ADC的转换时间将会达到最短，即1μs，此时PCLK2的时钟频率只能是28MHz、56MHz、84MHz或112MHz。由于PCLK2最高频率为72MHz，所以为了使ADC的转换时间达到最短，PCLK2时钟频率只能取28MHz或56MHz。

④ RTC时钟。从STM32的时钟系统图可以看出，RTC时钟可由HSE/128分频得到，也可由低速外部时钟信号LSE提供，其频率为32.768kHz，还可由低速内部时钟信号LSI提供。选用哪个时钟由备份域控制寄存器RCC_BDCR的bit9～8，即RTCSEL[1:0]进行设置。

⑤ 独立看门狗时钟。独立看门狗时钟由LSI提供，且只能由LSI提供。LSI提供低速的内部时钟信号，频率为30～60kHz，通常取40kHz。

⑥ MCO时钟输出。在STM32F1系列中，由PA8引脚复用得到的微控制器时钟输出（Microcontroller Clock Output，MCO）引脚的主要作用是对外提供时钟，相当于一个有源晶振。MCO的时钟来源可以是PLLCLK/2、HSI、HSE或SYSCLK，具体选哪个由时钟配置寄存器RCC_CFGR的bit26～24，即MC0[2:0]进行设置。该时钟输出引脚除了对外提供时钟，还可以通过未接示波器监控MCO引脚的时钟输出来验证系统时钟配置是否正确。

通过前面对STM32系统时钟与其他时钟的简要介绍，可以明确各个时钟源与时钟之间的对应关系。STM32时钟系统的初始化是在system_stm32f10x.c文件的SystemInit函数中进行的，在SystemInit函数中默认设置的系统时钟大小如下。

① 锁相环时钟PLLCLK=72MHz；

② 系统时钟SYSCLK=72MHz；

③ AHB总线时钟HCLK（使用SYSCLK）=72MHz；

④ APB1总线时钟PCLK1=36MHz；

⑤ APB2总线时钟PCLK2=72MHz。

在设置时钟时，一定要仔细参考STM32的时钟系统图，以避免出现不必要的错误。这里需要说明一下，STM32的系统时钟默认是在SystemInit函数的SetSysClock函数中进行判断的，而其设置是通过宏定义进行的。SetSysClock函数如下。

上述代码非常简单，先判断宏定义的系统时钟频率为多少，再设置为相应的值。例如，默认的系统时钟频率为72MHz，则设置如下。

如果需要设置为36MHz，则只需要注释掉上面的代码，然后加入以下代码。

当设置好系统时钟后，可以通过变量SystemCoreClock获取系统时钟值。在system_stm32f10x.c文件中设置的代码如下。

另外，前面介绍的时钟很多是带使能控制的，如AHB总线时钟、Cortex内核时钟、各种APB1外设和APB2外设等。当需要使用某个模块时，需要先使能对应的时钟，这些内容在以后的嵌入式系统设计实例中再进一步讲解。

STM32时钟系统除了初始化在system_stm32f10x.c文件中的SystemInit函数中进行配置，其他配置主要通过stm32f10x_rcc.c库文件来实现，打开这个文件就会发现很多RCC时钟配置函数。

2. RCC时钟控制器

在前面讲解STM32时钟系统时，已经涉及了对RCC寄存器的相关配置。在STM32标准函数库中，RCC也作为一个结构体，用于实现STM32时钟系统的相关配置。

RCC寄存器说明如表4.15所示。

每个寄存器上的不同位被定义为不同的功能。例如，时钟配置寄存器RCC_CFGR不同位的定义如下。

（1）bit1～0定义为SW[1:0]，由软件置1或清0来选择系统的时钟源（SYSCLK）。

（2）bit3～2定义为SWS[1:0]，由硬件置1或清0来指示哪一个时钟源被作为系统时钟。

（3）bit7～4定义为HPRE[3:0]，由软件置1或清0来控制AHB时钟的预分频系数。

（4）bit10～8定义为PPRE1[2:0]，由软件置1或清0来控制低速APB1时钟（PCLK1）的预分频系数。

（5）bit13～11定义为PPRE2[2:0]，由软件置1或清0来控制高速APB2时钟（PCLK2）的预分频系数。

（6）bit15～14定义为ADCPRE[1:0]，由软件置1或清0来确定ADC的时钟频率。

（7）bit16定义为PLLSRC，由软件置1或清0来选择PLL的输入时钟源，只有在关闭PLL时才能写入此位。

（8）bit17定义为PLLXTPRE，由软件置1或清0来选择PREDIV1分频因子的最低位。

（9）bit21～18定义为PLLMUL[3:0]，由软件设置来确定PLL的倍频系数，只有在PLL关闭的情况下才可被写入。

（10）bit22定义为OTGFSPRE，由软件置1或清0来产生48MHz的全速USB OTG时钟。在RCC_APB1ENR寄存器使能全速OTG时钟之前，必须保证该位已经有效。如果全速OTG时钟被使能，则该位不能被清0。

（11）bit27～24定义为MCO[3:0]，由软件置1或清0来设置微控制器的时钟输出。

（12）bit31～28为保留位，始终读为0。

RCC寄存器组中各个寄存器的功能与配置方法的详细描述可以参考《STM32F10x中文参考手册》中的RCC寄存器部分，这里不再详述。

在实际的嵌入式系统设计过程中，主要采用RCC库函数完成相关寄存器的配置工作，进而配置STM32的时钟系统，如时钟设置、外设复位和时钟管理等。RCC相关库函数放在stm32f10x_rcc.c库文件中，常用的RCC库函数有32个，如表4.16所示。

下面简要介绍主要的RCC库函数。

（1）RCC初始化相关函数。

① RCC_DeInit函数：该函数将外设RCC寄存器重设为默认值。

例如，将RCC寄存器配置为默认值：

② RCC_ClearFlag函数：该函数用于清除RCC的复位标志位。

例如，清除复位标志位：

③ RCC_GetFlagStatus函数：该函数用于检查指定的RCC标志位设置与否。

例如，检查PLL时钟是否准备就绪：

（2）配置高速时钟源相关函数。

① RCC_HSEConfig函数：该函数用于设置外部高速晶振（HSE）。

例如，打开外部高速晶振（HSE）：

② RCC_WaitForHSEStartUp函数：该函数用于等待HSE起振。

RCC_WaitForHSEStartUp的使用步骤如下。

③ RCC_HSICmd函数：该函数用于使能或失能内部高速晶振（HSI）。

例如，使能内部高速晶振（HSI）：

（3）设置PLL时钟源和倍频系数。

① RCC_PLLConfig函数：该函数用于设置PLL时钟源和倍频系数。

例如，设置PLL时钟源为外部高速晶振HSE（8MHz），并设置PLL时钟输出为72MHz：

② RCC_PLLCmd函数：该函数用于使能或失能PLL。

例如，使能PLL时钟：

（4）设置系统时钟相关函数。

① RCC_SYSCLKConfig函数：该函数用于设置系统时钟（SYSCLK）。

例如，选择PLL作为系统时钟的时钟源：

② RCC_GetSYSCLKSource函数：该函数用于返回用作系统时钟的时钟源。

例如，检测外部高速时钟HSE是否作为系统时钟源：

（5）设置AHB时钟相关函数。

① RCC_HCLKConfig函数：该函数用于设置AHB时钟（HCLK）。

例如，设置AHB时钟为系统时钟：

② RCC_PCLK1Config函数：该函数用于设置低速AHB时钟（APB1总线时钟PCLK1）。

例如，设置PCLK1时钟为系统时钟的1/2：

③ RCC_PCLK2Config函数：该函数用于设置高速AHB时钟（APB2总线时钟PCLK2）。

例如，设置PCLK2时钟为系统时钟：

④ RCC_AHBPeriphClockCmd函数：该函数用于使能或失能AHB外设时钟。

例如，使能DMA时钟源：

⑤ RCC_APB1PeriphClockCmd函数：该函数用于使能或失能APB1外设时钟。

例如，使能BKP和PWR时钟源：

⑥ RCC_APB2PeriphClockCmd函数：该函数用于使能或失能APB2外设时钟。

例如，使能GPIOA和SPI1时钟源：

（6）设置USB/ADC时钟相关函数。

① RCC_USBCLKConfig函数：该函数用于设置USB时钟（USBCLK）。

例如，设置USB时钟为PLL时钟的1/1.5：

② RCC_ADCCLKConfig函数：该函数用于设置ADC时钟（ADCCLK）。

例如，设置ADC时钟为PCLK2时钟的1/2：

（7）配置低速时钟源相关函数。

① RCC_LSEConfig函数：该函数用于设置外部低速晶振（LSE）。

例如，打开外部低速晶振LSE：

② RCC_LSICmd函数：该函数用于使能或失能内部低速晶振（LSI）。

例如，使能内部低速晶振LSI：

（8）设置RTC时钟相关函数。

① RCC_RTCCLKConfig函数：该函数用于设置RTC时钟（RTCCLK）。

例如，选择LSE作为RTC时钟源：

② RCC_RTCCLKCmd函数：该函数用于使能或失能RTC时钟。

例如，使能RTC时钟源：

（9）RCC中断相关函数。

① RCC_ITConfig函数：该函数用于使能或失能指定的RCC中断。

例如，使能PLL准备中断：

② RCC_GetITStatus函数：该函数用于检查指定的RCC中断发生与否。

例如，检查PLL中断是否发生：

③ RCC_ClearITPendingBit函数：该函数用于清除RCC的中断待处理位。

例如，清除PLL中断位：

上述就是主要的RCC库函数，在以后的嵌入式系统设计过程中会经常用到。通过对时钟系统和时钟控制器RCC的讲解，了解了STM32时钟源和各个时钟的特性功能及其配置方法。时钟系统及其相关配置对于STM32嵌入式系统设计是至关重要，在嵌入式系统设计实践前，一定要熟练掌握。

在熟悉了C语言的相关操作和STM32基本知识后，就能够进行简单的STM32实例程序设计了。下一章将正式开始讲解嵌入式系统设计实践。 ekwRYN1iQMDqMqIUPaCmtDdUuOGTqoi0GsQkRB7ZWUVttTK7AQJ5tQ8d1VGMIv9v