RCC

Previous Next

RCC功能

  • 设置系统时钟
  • 控制总线时钟开关，设置总线分频因子
  • 设置外设分频因子

RCC高速时钟树

主要时钟图

image-20251230204046559

  • SYSCLK相关

  • 系统时钟SYSCLK的时钟源：HSI、HSE、PLLCLK三选一

  • HCLK相关

  • HCLK是高性能时钟，为内核/内存/DMA/AHB提供时钟

  • HCLK默认为AHB的时钟，所以DMA的时钟要挂载到AHB时钟上

  • APB相关

  • APB中的倍频与分频：若分频选择/1，则倍频必须选择*1；反之，倍频必须选择*2（保证APB定时器的时钟频率尽可能大于APB外设时钟频率）
  • APB1外设：外设的低速端口
  • APB1定时器：内置分频器的通用/基本定时器
  • APB2外设：外设的高速端口
  • APB2定时器：内置分频器的高级定时器

FCLK部分

image-20251230204157229

  • 在STM32处于休眠模式时，FCLK可提供时钟中断来唤醒

其他部分

image-20251230204549006

  • FLITFCLK：FLASH接口的时钟，其时钟源为HSI
  • USBCLK：USB接口的时钟，其时钟源为PLLCLK
  • 时钟安全系统CSS：若HSE不可靠，会导致ClockMux中的HSE和PLLCLK均不可靠，此时CSS负责强制选中HSI

RCC低速时钟树

image-20251230205055236

  • RTCCLK：主要使用LSE
  • 看门狗CLK：主要使用LSI

RCC输出

image-20251230205539525

  • PA8引脚可复用功能，以输出MCO时钟
  • MCO时钟的时钟源：HSE、HSI、PLLCLK、SYSCLK

定时器TIM

  • 基本定时器：TIM6-7
  • 通用定时器：TIM2-5
  • 高级定时器：TIM1、TIM8

基本定时器计数

  • 以下以启用影子寄存器为例：

  • 将分频因子放置在预分频器PSC中，将计数值放在自动重装载寄存器ARR中

  • 当上一轮计数完毕时，将PSC赋给对应的影子PSC，将ARR赋给对应的影子ARR

  • 由影子PSC作为计数频率，进行计数，计数后将计数器的值与影子ARR比较

  • 直到相等时，计数完毕，同时产生更新中断和更新事件

  • 基本TIM的计数模式：向上计数

  • 启用影子寄存器的副作用

  • 会使得上电初始化时，手动生成一个更新中断，使得ARR和PSC放入对应影子寄存器。导致了上电时多余的更新中断。
  • 解决：在开启中断前，将更新中断标志位清除。

image-20251230211342946

通用定时器计数

image-20251230212906743

  • 给TIM加入了外部输入信号TI1-TI4，通过滤波消抖+边沿检测，产生TI_ED、TIFP信号

  • TI_ED只能双边沿检测，TIFP支持上升/下降/双边沿

  • 具体如下：（TI1FP由TI1产生，TI2FP由TI2产生）

image-20251230213756832

  • 给TIM加入了外部时钟信号ETR，通过滤波消抖+边沿检测+分频，产生ETR信号

  • PA0引脚可复用功能，以输入ETR

  • 图中的触发器逻辑上等价于一个MUX，它选中的源在不同模式下可以作为计数时钟/触发信号来使用

  • 通用TIM的两大时钟模式

  • 主模式==由定时器去控制外设==

    • 使用内部时钟作为计数时钟
    • 外部时钟模式2：使用ETR作为计数时钟
  • 从模式==由外设去控制定时器的时基单元==
    • 外部时钟模式1：使用MUX作为计数时钟
    • 复位模式：使用内部时钟/ETR作为计数时钟，使用MUX作为复位信号
    • 触发器MUX的复位信号会产生更新中断、触发器中断
    • 门模式：使用内部时钟/ETR作为计数时钟，使用MUX作为使能信号
    • 触发器MUX的信号有效时，则开始计数；反之，暂停计数
    • 触发器MUX的有效信号不会产生更新中断，会产生触发器中断
    • 触发模式：使用内部时钟/ETR作为计数时钟，使用MUX作为使能信号
    • 触发器MUX的信号有效时，则开始计数；反之，不会暂停计数
    • 可以配合单脉冲的PWM方式：即重装载后自动停止计数

  • 注意：不管内部时钟是否作为计数时钟，都要开启它，因为它除了用于计数，还用于给定时器基础操作提供时钟。

  • 通用TIM的三大计数模式：向上计数、向下计数、中央对齐计数

  • 通用TIM的输入输出

  • 输入捕获4个通道TI1-TI4，输出比较4个通道TO1-TO4

    • 由于TI和TO共用4个引脚和一个CCR，所以一个TIM不能同时输入输出
    • 输入捕获（IC）可用于测量0~3.3V的方波，输出比较（OC）可用于产生PWM方波
    • 整个输入捕获+输出比较的模块称为捕获比较模块（CC），其寄存器称为CCR
  • 输出比较
    • 比较CNT和CCR的值的不同关系，来对输出置1/置0/翻转，用于输出一定频率和占空比的PWM波形
    • TO1-T04可以连接到GPIO（通过GPIO复用）

高级定时器计数

  • 重复次数计数器：重装载多次之后，才触发一次更新中断/更新事件
  • 高级TIM的输入输出
  • 刹车输入TIM_BKIN：当TIM_BRIN或CSS检测到时钟失效时，会强行关闭输出信号
  • 前三个通道的IC具有交叉输入的功能（用于接收三相无刷电机的霍尔传感器）
  • 前三个通道的OC具有死区生成和互补输出的功能（用于驱动三相无刷电机）

通用定时器流程

image-20251230224910696

  • 将TIM挂载到RCC树
  • 初始化TIM：计数时钟选择、时基单元、OC、IC等
  • 初始化NVIC（可选）
  • 运行TIM：运行控制

输出比较（OC）流程

image-20251231144647893

image-20251231144551471

  • 该PWM采用OC模式中的PWM模式1
  • 黄线是ARR的值，红线是CCR的值，蓝线是CNT的计数值

输入捕获（IC）流程

image-20260101160207407

  • 只能对==0~3.3V的方波==进行测量，若测量波不满足方波或电压范围，需要先转换为0~3.3V方波
  • 测频法适合测高频信号，测周法适合测低频信号
  • 在测量之前定一个T和$f_c$，算出中界频率（它与待测波形无关，至于测量方法的参数有关）
  • 高于中界频率算高频，低于中界频率算低频
  • 测频法和测周法的误差表现在±1误差上

image-20260101162441467

image-20260101162500708

  • PWMI中CCR1记录全周期，CCR2记录有效周期，即可同时算出PWM频率和占空比

定时器计算

  • 定时器频率$f_t$=PCLK
  • 更新频率$f_u$=计数频率=$f_t/\frac{PSC+1}{ARR+1}$
  • 更新周期$T_u$=$1/f_u$（计数频率/分频系数/重装值）
  • 它表示定时器更新1次或计1个数需要花费$T_u$秒
  • 所以计(ARR+1)个数，会花费$(ARR+1)\times T_u$秒

  • 注：因为PSC和ARR都从0开始计数，计算时要+1

  • PWM频率$f_{PWM}$=更新频率$f_u$

  • PWM全周期$T_{full}$=更新周期$T_u$
  • PWM有效周期$T_{valid}$=到达PWM阈值的时间=$\frac{CCR}{ARR+1}\times T_u$
  • PWM占空比$Duty=T_{valid}/T_{full}=\frac{CCR}{ARR+1}$
  • PWM分辨率$Reso=K*CCR$
  • 若占空比不变，则ARR越大，CCR就越大，分辨率就越大，所以Reso与CCR成正比
  • 分辨率越大越好，说明全周期大，PWM变化范围大，可调频率就细腻

RTC实时时钟

  • STM32后备区域（包含RTC与VBAT与TAMPER）

image-20260107153604877

  • RTC时钟源与RTC输出

  • RTC时钟源见低速RCC树的RTC

  • RTC输出见RCC输出的MCO

  • VBAT可以支持LSE的晶振运行

  • 跨时钟域问题

  • RTC挂载在APB1下，即读写RTC使用PCLK1

  • 但RTC也挂载在RCC低速时钟树上，即RTC内部使用RTCCLK
  • 所以总线读写RTC的时钟和RTC内部时钟不一致，产生跨时钟域问题
  • 由于PCLK1比RTCCLK快，所以读写RTC之前必须等待RTC内部不BUSY时，再进行操作
GPIO 中断系统