對于STM32這款單片機，現在是越來越多的人熟悉和使用它了。在很多的項目和産品中都有它的身影，以及現在很多的大學課程都是用STM32開展教學了，已經是應用很廣泛了。
想當初我在大學的時候，上課教的還是51單片機，而且還是老師照着課本念的。當時做的第一個單片機産品還是用51單片機做的流水燈，哈哈！
那麼，在使用STM32單片機進行項目開發的時候，第一步都是要做好時鐘的設定的。這個時鐘的設定是非常重要的，因為它關系到整個系統的運作。不同的項目都會根據實際的使用需求，采用不同的時鐘頻率，是以需要對時鐘進行設定。
下面分享一下STM32設定時鐘的操作方法和步驟。本文以STM32F407為例講講時鐘配置！
1、STM32F407 的時鐘來源
從STM32F4的參考手冊上可以看到，STM32F407的時鐘可以有三種時鐘來源，如下圖：
這幾個時鐘差別分别如下：
1.1、HSI 時鐘
HSI 時鐘信号由STM32内部 16 MHz 的RC 振蕩器生成，可直接用作系統時鐘，或者用作 PLL 輸入。
因為它是内部的內建RC振蕩器，不需要額外的外部晶振和電路，是以使用它的話成本就比較低。但是它的精度相比外部的晶振或者陶瓷諧振器，精度是比不上的，是以一般都不用這個作為系統的主時鐘來源。
1.2、HSE 時鐘
HSE 時鐘指的是來源于外部晶振的時鐘源。它一般可以由兩個時鐘源來提供：
（1）HSE 外部晶振/陶瓷諧振器
（2）HSE 外部時鐘（比如：8M、25M）
參見下圖：
1.3、主 PLL 時鐘
STM32F4xx 器件具有兩個 PLL：
（1）主 PLL (PLL) 由 HSE 或 HSI 振蕩器提供時鐘信号，并具有兩個不同的輸出時鐘：
1）第一個輸出用于生成高速系統時鐘（最高達 168 MHz）
2）第二個輸出用于生成 USB OTG FS 的時鐘 (48 MHz)、随機數發生器的時鐘 (48 MHz) 和 SDIO 時鐘 (48 MHz)。
（2）專用 PLL (PLLI2S) 用于生成精确時鐘，進而在 I2S 接口實作高品質音頻性能。
注意：
在系統複位後，預設系統時鐘為 HSI。在直接使用 HSI 或者通過 PLL 使用時鐘源來作為系統時鐘時，該時鐘源無法停止。
2、時鐘樹
STM2F4的時鐘樹如下圖所示：
從上圖中可以看到，系統的時鐘來源可以通過選擇器選擇，然後通過預分頻器配置 AHB 頻率、高速 APB (APB2) 和低速 APB (APB1)。
其中，AHB 域的最 大頻率為 168 MHz，高速 APB2 域的最大允許頻率為 84 MHz，低速 APB1 域的最大允許頻 率為 42 MHz。不同的時鐘分給不同的外設使用，進而滿足整個系統的各個外設的正常工作所需的時鐘條件。
3、配置系統時鐘
3.1、系統時鐘有關寄存器
由于STM32系統複位之後預設使用的是HSI時鐘，是以需要切換為其他時鐘的話就需要自己做些配置，也就是需要設定相應的寄存器，進而切換時鐘的輸入來源。
STM32F4切換時鐘所涉及到的寄存器如下面所示：
（1）RCC 時鐘配置寄存器 (RCC_CFGR)
通過 RCC_CFGR 的 SW1、SW2兩位進行設定，這兩位的選項取值如下：
（2）RCC 時鐘控制寄存器 (RCC_CR)
通過這三個位的置位可以選擇使用的時鐘，操作如下：
3.2、使用系統的預設配置
配置系統的時鐘，除了使用相關寄存器進行設定，也可以使用官方提供的固件檔案裡面的初始化函數進行修改，即可以完成時鐘的修改和設定。
首先，有一個差異我們要知道的：STM32F4 與 STM32F10X 有所不同，STM32F4 的時鐘已經預設配置好，上電直接可以正常使用。
通過檢視啟動代碼檔案：startup_stm32f4xx.s，即可以看出。如下：
Reset handler
Reset_Handler PROC
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
IMPORT SystemInit
IMPORT __main
LDR R0, =SystemInit
BLX R0
LDR R0, =__main
BX R0
ENDP 可以看出：
在進入main函數之前,系統調用了SystemInit函數。 3.3、系統時鐘配置所用到的相關宏定義
system_stm32f4xx.c檔案中提供幾個宏定義用于設定時鐘參數，如下：
/************************* PLL Parameters *************************************/
/* PLL_VCO = (HSE_VALUE or HSI_VALUE / PLL_M) * PLL_N */
#define PLL_M 25
#define PLL_N 336
/* SYSCLK = PLL_VCO / PLL_P */
#define PLL_P 2
/* USB OTG FS, SDIO and RNG Clock = PLL_VCO / PLLQ */
#define PLL_Q 7
/******************************************************************************/ 晶振頻率設定則是在檔案 stm32f4xx.h 中進行設定:
1）外部晶振:
#if !defined (HSE_VALUE)
#define HSE_VALUE ((uint32_t)25000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */ HSE_VALUE：這個值是設定外部晶振的頻率的。比如25000000表示的是外部晶振選擇的25M。如果外部晶振是8M，那這個值就是8000000。以此類推！
2）内部晶振:
#if !defined (HSI_VALUE)
#define HSI_VALUE ((uint32_t)16000000) /*!< Value of the Internal oscillator in Hz*/
#endif /* HSI_VALUE */ HSI_VALUE：這個值是設定外部晶振的頻率的。
綜合上面的,可以得出預設配置中:
鎖相環壓腔振蕩器時鐘：PLL_VCO = 25 / 25 * 336 = 336MHz
系統時鐘：SYSCLK = 336 / 2 = 168MHz
USB,SD卡時鐘：CLK = 336 / 7 = 48MHz 3.4、SystemInit( )函數
/**
* @brief Setup the microcontroller system
* Initialize the Embedded Flash Interface, the PLL and update the
* SystemFrequency variable.
* @param None
* @retval None
*/
void SystemInit(void)
{
/* FPU settings ------------------------------------------------------------*/
#if (__FPU_PRESENT == 1) && (__FPU_USED == 1)
SCB->CPACR |= ((3UL << 10*2)|(3UL << 11*2)); /* set CP10 and CP11 Full Access */
#endif
/* Reset the RCC clock configuration to the default reset state ------------*/
/* Set HSION bit */
RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;
/* Reset CFGR register */
RCC->CFGR = 0x00000000;
/* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */
RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;
/* Reset PLLCFGR register */
RCC->PLLCFGR = 0x24003010;
/* Reset HSEBYP bit */
RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;
/* Disable all interrupts */
RCC->CIR = 0x00000000;
#ifdef DATA_IN_ExtSRAM
SystemInit_ExtMemCtl();
#endif /* DATA_IN_ExtSRAM */
/* Configure the System clock source, PLL Multiplier and Divider factors,
AHB/APBx prescalers and Flash settings ----------------------------------*/
SetSysClock();
/* Configure the Vector Table location add offset address ------------------*/
#ifdef VECT_TAB_SRAM
SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM */
#else
SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH */
#endif
} 3.5、SetSysClock( )函數
在SetSysClock函數中,配置了系統時鐘,PLL倍頻以及分頻系數:
/**
* @brief Configures the System clock source, PLL Multiplier and Divider factors,
* AHB/APBx prescalers and Flash settings
* @Note This function should be called only once the RCC clock configuration
* is reset to the default reset state (done in SystemInit() function).
* @param None
* @retval None
*/
static void SetSysClock(void)
{
/******************************************************************************/
/* PLL (clocked by HSE) used as System clock source */
/******************************************************************************/
__IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;
/* Enable HSE */
RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);
/* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */
do
{
HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
StartUpCounter++;
} while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));
if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
{
HSEStatus = (uint32_t)0x01;
}
else
{
HSEStatus = (uint32_t)0x00;
}
if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
{
/* Select regulator voltage output Scale 1 mode, System frequency up to 168 MHz */
RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN;
PWR->CR |= PWR_CR_VOS;
/* HCLK = SYSCLK / 1*/
RCC->CFGR |= RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
/* PCLK2 = HCLK / 2*/
RCC->CFGR |= RCC_CFGR_PPRE2_DIV2;
/* PCLK1 = HCLK / 4*/
RCC->CFGR |= RCC_CFGR_PPRE1_DIV4;
/* Configure the main PLL */
RCC->PLLCFGR = PLL_M | (PLL_N << 6) | (((PLL_P >> 1) -1) << 16) | (RCC_PLLCFGR_PLLSRC_HSE) | (PLL_Q << 24);
/* Enable the main PLL */
RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
/* Wait till the main PLL is ready */
while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)
{
}
/* Configure Flash prefetch, Instruction cache, Data cache and wait state */
FLASH->ACR = FLASH_ACR_ICEN |FLASH_ACR_DCEN |FLASH_ACR_LATENCY_5WS;
/* Select the main PLL as system clock source */
RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
RCC->CFGR |= RCC_CFGR_SW_PLL;
/* Wait till the main PLL is used as system clock source */
while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS ) != RCC_CFGR_SWS_PLL);
{
}
}
else
{
/* If HSE fails to startup, the application will have wrong clock configuration. User can add here some code to deal with this error */
}
} SystemIint 和 SetSysClock都是官方固件檔案中提供的，直接調用即可完成時鐘的選擇和設定。
如果外部時鐘啟動失敗,系統會使用内部時鐘預設配置:
HCLK = SYSCLK / 1 = 168MHz
PCLK2 = HCLK / 2 = 84MHz
PCLK1 = HCLK / 4 = 42MHz 3.6、自行配置時鐘
除了可以調用官方提供的時鐘設定函數接口外，如果想要自己自行設定相關的時鐘操作，也是可以的。
假設外部晶振25MHz，系統時鐘要配置為168MHz，則可以根據自己所選用的外部晶振大小和需要進行配置，相關代碼如下：
void RCC_Config(void)
{
RCC_DeInit(); //RCC寄存器初始化
RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON); //使用外部時鐘
if(RCC_WaitForHseStartUp() == SUCCESS) //等待外部時鐘啟動
{
RCC_PLLCmd(DISABLE); //配置PLL前應先關閉主PLL
RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK); //選擇PLL時鐘為系統時鐘
RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); //HCLK（AHB）時鐘為系統時鐘1分頻
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div4); //PCLK（APB1）時鐘為HCLK時鐘8分頻
RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div2); //PCLK（APB2）時鐘為HCLK時鐘2分頻
RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE,25,336,2,7); //PLL時鐘配置，外部晶振為25MHz，系統配置為168MHz
RCC_PLLCmd(ENABLE); //PLL時鐘開啟
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET); //等待PLL時鐘準備好
}
}