关于stm32f103c8t6时钟的问题

Question

请问一下这个图怎么看，有什么用，怎么利用它理解时钟信号的原理

Answer 1

让 “紫雾凌寒” 来帮你回答,本回答结合 DeepSeek

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1. 关键点分析：
   - 要理解特定的关于STM32F103C8T6时钟的图，首先需要明确该图是时钟树结构图。
   - 它展示了芯片内部时钟信号的来源、分配以及相互关系，这对于掌握芯片如何获取和使用不同频率的时钟至关重要。
2. 解决方案：
   - 时钟树结构图的组成部分：
   • 时钟源：
   • 一般有高速外部时钟（HSE），比如可以外接8MHz或16MHz的晶振，为系统提供高频稳定时钟。
   • 低速外部时钟（LSE），通常用于RTC（实时时钟），比如32.768kHz的晶振。
   • 高速内部时钟（HSI），是芯片内部的RC振荡器产生的时钟，频率一般为8MHz。
   • 低速内部时钟（LSI），也是芯片内部的RC振荡器，频率约为40kHz，主要用于独立看门狗等。
   • 时钟分频器和倍频器：
   • 例如，PLL（锁相环）模块可以对输入时钟进行倍频。假设HSE为8MHz，通过PLL倍频后可以得到72MHz的输出时钟，这是STM32F103C8T6常用的系统时钟频率。
   • 还有各种分频器，比如APB1分频器、APB2分频器等，用于将较高频率的时钟分频为适合不同外设的频率。例如APB1总线挂载的外设速度相对较慢，其时钟频率一般是系统时钟的1/2。
   • 时钟输出：
   • 有些时钟可以输出到芯片外部引脚，供其他设备使用。
   • 理解时钟信号原理：
   • 芯片启动后，默认使用HSI作为系统时钟。
   • 但为了获得更稳定和更高频率的时钟，可以配置使用HSE。当配置HSE为系统时钟后，PLL可以对HSE进行倍频，以满足系统对高速时钟的需求。
   • 不同的外设根据其工作频率需求，从相应的时钟总线上获取时钟。例如，GPIO端口时钟来自APB2总线时钟，而定时器等外设可能有自己独立的时钟配置选项，可以选择从不同的时钟源获取时钟或者经过分频后获取时钟。
   • 代码示例（以STM32CubeMX配置为例）：
   • 打开STM32CubeMX软件，选择对应的芯片型号STM32F103C8T6。
   • 在“System Core” -> “RCC”中配置时钟：
   • 选择“HSE”作为时钟源，设置其频率为8MHz。
   • 启用PLL，设置PLL的倍频因子，比如设置为9，这样PLL输出时钟为8MHz * 9 = 72MHz。
   • 将系统时钟（SYSCLK）设置为PLL输出时钟。
   • 配置APB1和APB2的分频器，例如APB1分频因子设置为2，APB2分频因子设置为1。
   • 生成代码后，在main函数中可以进一步验证时钟配置：

#include "main.h"

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();

  // 验证系统时钟频率
  uint32_t sysclk = HAL_RCC_GetSysClockFreq();
  printf("System clock frequency: %d Hz\n", sysclk);

  // 验证APB1时钟频率
  uint32_t apb1clk = HAL_RCC_GetPCLK1Freq();
  printf("APB1 clock frequency: %d Hz\n", apb1clk);

  // 验证APB2时钟频率
  uint32_t apb2clk = HAL_RCC_GetPCLK2Freq();
  printf("APB2 clock frequency: %d Hz\n", apb2clk);

  while (1)
  {
    // 主循环
  }
}

void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  // 配置HSE
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    // 初始化错误处理
  }

  // 配置系统时钟
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                                | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    // 时钟配置错误处理
  }
}

1. 多种解决方案及优缺点：
   - 基于STM32CubeMX配置：
   • 优点：图形化界面操作简单直观，对于初学者容易上手。自动生成的代码结构清晰，符合STM32的标准库或HAL库规范，减少了手动配置时钟的错误概率。
   • 缺点：生成代码相对固定，对于一些有特殊需求的复杂时钟配置，可能需要进一步修改代码。
   • 直接编写寄存器配置代码：
   • 优点：可以完全按照自己的需求精确配置寄存器，对于深入理解时钟原理更有帮助，代码执行效率可能更高。
   • 缺点：寄存器配置复杂，容易出错，需要对STM32的寄存器有深入了解，开发周期相对较长。
2. 总结：
   - 理解STM32F103C8T6时钟树结构图是掌握芯片时钟系统的关键。通过它可以清晰看到时钟信号的来源、分配和处理过程。利用时钟树结构图配置时钟时，可以根据系统需求选择合适的时钟源和分频倍频设置，以满足不同外设的工作频率要求。无论是使用STM32CubeMX图形化工具还是直接编写寄存器配置代码，都要确保正确配置时钟，以保证芯片系统的稳定运行和外设的正常工作。

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