时钟
STM32F4有五种时钟源
- HSI 内部高速时钟
- LSI 内部低速时钟
- HSE 外部高速时钟
- LSE 外部低速时钟
- PLL 锁相环倍频输出
其中 HSI、HSE、PLL可驱动系统时钟 (SYSCLK)，对于每个时钟源来说，在未使用时都可单独打开或者关闭，以降低功耗。
HSE高速外部时钟信号
HSE是高速的外部时钟信号，可以由有源晶振或者无源晶振提供，频率从4-26MHZ不等。当使用有源晶振时，时钟从OSC_IN引脚进入， OSC_OUT引脚悬空，当选用无源晶振时，时钟从OSC_IN和OSC_OUT进入，并且要配谐振电容。HSE我们使用25M的无源晶振。 如果我们使用HSE或者HSE经过PLL倍频之后的时钟作为系统时钟SYSCLK，当HSE故障时候，不仅HSE会被关闭，PLL也会被关闭， 此时高速的内部时钟时钟信号HSI会作为备用的系统时钟，直到HSE恢复正常，HSI=16M。
HSI 高速内部时钟信号
HSI 时钟信号由内部 16 MHz RC 振荡器生成，可直接用作系统时钟，或者用作 PLL 输入。HSI RC 振荡器的优点是成本较低（无需使用外部组件）。此外，其启动速度也要比 HSE 晶振块，但即使校准后，其精度也不及外部晶振或陶瓷谐振器。
锁相环PLL
PLL的主要作用是对时钟进行倍频，然后把时钟输出到各个功能部件。
STM32F4xx 器件具有两个 PLL：
● 主 PLL (PLL) 由 HSE 或 HSI 振荡器提供时钟信号，并具有两个不同的输出时钟：
— 第一个输出用于生成高速系统时钟（最高达 168 MHz）
— 第二个输出用于生成 USB OTG FS 的时钟 (48 MHz)、随机数发生器的时钟
(48 MHz) 和 SDIO 时钟 ( 48 MHz)。
● 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。
HSE或者HSI经过PLL时钟输入分频因子M（263）分频后，成为VCO的时钟输入，VCO的时钟必须在12M之间， 我们选择HSE=25M作为PLL的时钟输入，M设置为25，那么VCO输入时钟就等于1M。
VCO输入时钟经过VCO倍频因子N倍频之后，成为VCO时钟输出，VCO时钟必须在192~432M之间。我们配置N为336，则VCO的输出时钟等于336M。 如果要把系统时钟超频，就得在VCO倍频系数N这里做手脚。PLLCLK_OUTMAX = VCOCLK_OUTMAX/P_MIN =432/2=216M，即F407最高可超频到216M。
VCO输出时钟之后有三个分频因子：PLLCLK分频因子p，USB OTG FS/RNG/SDIO时钟分频因子Q，分频因子R（F446才有，F407没有）。 p可以取值2、4、6、8,我们配置为2，则得到PLLCLK=168M。Q可以取值4~15，但是USB OTGFS必须使用48M，Q=VCO输出时钟336/48=7。 有关PLL的配置有一个专门的RCC PLL配置寄存器RCC_PLLCFGR，具体描述看手册即可。
PLL的时钟配置经过，稍微整理下可由如下公式表达：
VCOCLK_IN = PLLCLK_IN / M = HSE / 25 = 1M
VCOCLK_OUT = VCOCLK_IN * N = 1M * 336 = 336M
PLLCLK_OUT=VCOCLK_OUT/P=336/2=168M
USBCLK = VCOCLK_OUT/Q=336/7=48M
系统时钟SYSCLK
系统时钟来源可以是：HSI、PLLCLK、HSE，具体的由时钟配置寄存器RCC_CFGR的SW位配置。 我们这里设置系统时钟：SYSCLK = PLLCLK =168M。如果系统时钟是由HSE经过PLL倍频之后的PLLCLK得到， 当HSE出现故障的时候，系统时钟会切换为HSI=16M，直到HSE恢复正常为止。
AHB总线时钟HCLK
AHB（高级高性能总线）
系统时钟SYSCLK经过AHB预分频器分频之后得到时钟叫AHB总线时钟，即HCLK，分频因子可以是:[1,2,4，8，16，64，128，256，512]， 具体的由时钟配置寄存器RCC_CFGR的HPRE位设置。片上大部分外设的时钟都是经过HCLK分频得到，至于AHB总线上的外设的时钟设置为多少， 得等到我们使用该外设的时候才设置，我们这里只需粗线条的设置好APB的时钟即可。我们这里设置为1分频，即HCLK=SYSCLK=168M。
APB2总线时钟PCLK2
APB2（高级外围高速总线）
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]，具体由时钟配置寄存器RCC_CFGR的PPRE2位设置。 PCLK2属于高速的总线时钟，片上高速的外设就挂载到这条总线上，比如全部的GPIO、USART1、SPI1等。至于APB2总线上的外设的时钟设置为多少， 得等到我们使用该外设的时候才设置，我们这里只需粗线条的设置好APB2的时钟即可。我们这里设置为2分频，即PCLK2 = HCLK /2= 84M。
APB1总线时钟PCLK1
APB1（高级外围低速总线）
APB1总线时钟PCLK1由HCLK经过低速APB预分频器得到，分频因子可以是:[1,2,4，8，16]，具体由时钟配置寄存器RCC_CFGR的PPRE1位设置。 PCLK1属于低速的总线时钟，最高为42M，片上低速的外设就挂载到这条总线上，比如USART2/3/4/5、SPI2/3，I2C1/2等。至于APB1总线上的外设的时钟设置为多少， 得等到我们使用该外设的时候才设置，我们这里只需粗线条的设置好APB1的时钟即可。我们这里设置为4分频，即PCLK1= HCLK/4 = 42M。
实验一：使用HSI时钟源通过PLL倍频输出
rcc.c
#include "rcc.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"
void RccClock_Init()
{
//内外部时钟源配置结构体
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitType;
//总线时钟配置结构体
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitType;
//要配置的时钟源：HSI
RCC_OscInitType.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
//打开HSI
RCC_OscInitType.HSIState = RCC_HSI_ON;
//HSI 校准调整值, 提高HSI精度
RCC_OscInitType.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
//打开PLL
RCC_OscInitType.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
//将HSI作为PLL时钟源
RCC_OscInitType.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
//将16Mhz的HSI分频，分频系数为M，作为VCO时钟
RCC_OscInitType.PLL.PLLM = 8;
//将分频后的VCO倍频，倍频系数为N
RCC_OscInitType.PLL.PLLN = 0x40;
//最后分频系数P，输出为PLLCLK
RCC_OscInitType.PLL.PLLP = 4;
//根据 RCC_OscInitTypeDef 结构体参数配置时钟源
HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitType);
//这里开始配置总线时钟输出
//要配置的时钟 SYSCLK HCLK PCLK1 PCLK2
RCC_ClkInitType.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
//将PLLCLK作为系统时钟源
RCC_ClkInitType.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
//AHB总线分频
RCC_ClkInitType.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
//APB1总线分频
RCC_ClkInitType.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
//APB2总线分频
RCC_ClkInitType.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
//根据 RCC_ClkInitTypeDef 结构体参数配置各总线分频值
//设置Flash等待周期 （根据手册P32设置）
HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitType,FLASH_LATENCY_2);
}
main.c
#include "stm32f4xx_hal.h"
#include "rcc.h"
uint32_t HCLKFreq;
uint32_t PCLK1Freq;
uint32_t PCLK2Freq;
int main(void)
{
HAL_Init();
RccClock_Init();
HAL_RCC_MCOConfig(RCC_MCO2, RCC_MCO2SOURCE_SYSCLK,RCC_MCODIV_1);
SystemCoreClockUpdate();
HCLKFreq = HAL_RCC_GetHCLKFreq();
PCLK1Freq = HAL_RCC_GetPCLK1Freq();
PCLK2Freq = HAL_RCC_GetPCLK2Freq();
}
实验二：使用HSE时钟源通过PLL倍频输出
rcc.c
#include "rcc.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"
void RccClock_Init()
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitType;
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitType;
RCC_OscInitType.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitType.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitType.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitType.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
RCC_OscInitType.PLL.PLLM = 0x19;
RCC_OscInitType.PLL.PLLN = 0x150;
RCC_OscInitType.PLL.PLLP = 2;
HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitType);
RCC_ClkInitType.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitType.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitType.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitType.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
RCC_ClkInitType.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitType,FLASH_LATENCY_2);
}
