野火霸天虎 STM32F407 学习笔记（六）系统时钟详解

STM32 中级

前言

仍然是学习自野火F407网课。

启动文件详解

作用：

1. 初始化堆栈指针 SP=_initial_sp
2. 初始化 PC 指针 =Reset_Handler
3. 初始化中断向量表
4. 配置系统时钟
5. 调用 C 库函数 _main 初始化用户堆栈，从而最终调用 main 函数去到 C 的世界

栈：局部变量，函数定义，函数形参等。

Stack_Size      EQU     0x00000400	; 设置栈大小，EQU 相当于宏定义

                AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3	; AREA 用于定义新代码段，数据段。这里定义了一个段叫 STACK，不初始化，可读可写，按3字节对齐
Stack_Mem       SPACE   Stack_Size	; 分配内存空间
__initial_sp	; 初始化堆栈，指向栈底（高地址）

栈的大小不能超过内部 SRAM 的大小。如果编写的程序比较大，定义的局部变量很多，那么就需要修改栈的大小。如果某一天，你写的程序出现了莫名奇怪的错误，并进入了硬 fault 的时候，这时你就要考虑下是不是栈不够大，溢出了。

堆：动态分配的，需要的空间就比栈小一些。

Heap_Size       EQU     0x00000200

                AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
Heap_Mem        SPACE   Heap_Size
__heap_limit
                PRESERVE8	; 堆栈按8字节对齐
                THUMB		; 标明后面指令为 THUMB 指令

向量表：32位的整形数组，包含许多异常 ESR 的入口地址。

; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset
                AREA    RESET, DATA, READONLY
                EXPORT  __Vectors
                EXPORT  __Vectors_End
                EXPORT  __Vectors_Size
                ; 后跟向量表

程序一开始从 Reset 开始。

; Reset handler
Reset_Handler    PROC
                 EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]	; WEAK 是弱定义，意思是如果外部文件也定义了 Reset_Handler 则优先使用外部文件的。所以我们自己定义中断函数的时候就会覆盖。不过其实这里面大多数 Handler 只是空函数
        IMPORT  SystemInit
        IMPORT  __main

                 LDR     R0, =SystemInit	; 初始化系统时钟
                 BLX     R0
                 LDR     R0, =__main		; 这个并不是我们自己写的 main 函数，而是c库中的函数，需要勾选 use microLib 引入。初始化一些局部变量，且跳转到我们的 main 函数
                 BX      R0
                 ENDP

系统时钟详解

前面介绍过在 SystemInit 里对系统时钟进行了配置，这节课主要是分析其具体原理。

我们需要选择系统时钟的时钟源，并且把系统时钟作为一些外设的时钟使用。

野火教程图片示例如下：

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时钟源选择

我自己的流程图如下，系统时钟的时钟源选择：

HSE：外部高速时钟信号。

HSI：高速内部时钟。一般常用的还是 HSE，精度更高，HSI 一般用于 HSE 故障时临时启动直至 HSE 启动成功。

PLL：锁相环，对时钟信号倍频。图中 HSE 分频后/MN/P 得到 PLLCLK。为什么不直接把晶振做的频率很高，而是用锁相环倍频？因为高频晶振更容易被外界干扰影响。*

首先对于锁相环部分时钟，我们从晶振输入（需要使能 HSE），分频，锁相环倍频，得到 PLLCLK 锁相环时钟。

然后SysCLK 系统时钟的时钟源，我们可以选择 HSI HSE SysCLK，这里我们选择 SysCLK。

RCC_CR 高16位配置 HSE，低位配置 HSI。

RCC_CR 最后一位 ON 用于启用时钟，RCC_CFGR 中的 SW01 用于选择 HSI HSE PLL。

锁相环

锁相环相比直接用 HSI HSE 作为时钟源，优势在于可以倍频。

PLLSRC 选择锁相环的时钟源是 HSE 还是 HSI。

PLLM 分频因子，PLLN 倍频因子，PLLP 又是一个分频。P 是系统时钟用，Q 是一些外设比如 USB OTG 用，R 在 407 中没有使用。

我们开发板配置是 SYSCLK = 25MHz / M:25 * N:336 / P:2=168MHz ，也可以改变分频因子值，168 是最大值。

外设时钟配置

AHB 预分频器：分频之后得到 AHB 总线时钟。AHB 为外设，定时器，内核提供时钟。

APB 预分频器：在 AHB 预分频后进一步预分频。APB 为 APB 上的外设提供时钟。

RCC_CFGR 中 HPRE，PPRE12 代表 AHB1，APB12 的分频选择。

RTC：为芯片内部的 RTC 提供时钟，时钟源可以是 HSE LSE LSI。

看门狗：LSI 提供。

MCO：时钟可以作为输出。比如外接一个摄像头，可以用 MCU 内的时钟。

I2S：音频信号。可由外部时钟或 PLL 提供。

以太网 PHY：开发板上没有 PHY 物理接口收发器芯片，因此由外部源作时钟。