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STM32F4时钟系统原理图解析

2018年08月31日 08:44 次阅读

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):

STM32F4时钟系统原理图解析

1. 连至 APB2 的定时器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:

STM32F4时钟系统原理图解析

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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