08-时钟系统(RCC).md 24 KB
STM32 时钟系统：RCC
基于铁头山羊（38, 39）、HAL库教程（16, 17）、江科大（13-2）三教程综合整理
1. 时钟系统的作用
时钟（Clock）是数字电路的心跳。芯片内部的每个寄存器、计数器、通信接口等所有数字逻辑都在时钟沿的驱动下工作。RCC（Reset and Clock Control）模块负责：
- 管理 STM32 的所有时钟源
- 分配时钟到各个外设总线
- 配置系统主频（SYSCLK）
- 控制外设时钟的使能与关闭（省电）
上图：STM32 系统架构（包含总线矩阵与各外设挂载关系）（来源：STM32入门教程 PPT 第9页）
上图：STM32F10x 时钟树结构示意图（来源：STM32入门教程 PPT 第62页）
2. 时钟源
STM32F10x 共有 5 个时钟源：
| 时钟源 | 名称 | 频率 | 精度 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| HSI | 内部高速振荡器 | 8 MHz | 较低（出厂校准） | 上电默认时钟源，可作为 PLL 输入 |
| HSE | 外部高速振荡器 | 4~16 MHz（常用 8 MHz） | 高（晶振决定） | 可作为 PLL 输入，系统时钟 |
| PLL | 锁相环 | 最高 72 MHz | 取决于输入源 | 倍频输出作为 SYSCLK |
| LSI | 内部低速振荡器 | 40 kHz | 较低 | 独立看门狗（IWDG）、RTC |
| LSE | 外部低速振荡器 | 32.768 kHz | 高（专门音叉晶振） | RTC 时钟 |
2.1 PLL 时钟来源
PLL 的输入可以选择：
HSI（8 MHz）
↓ 二分频 → 4 MHz → PLL ×2~×16 → 最高 72 MHz
HSE（8 MHz 外部晶振）
↓ 直通或二分频 → 8 MHz 或 4 MHz → PLL ×2~×16 → 最高 72 MHz
默认配置： HSE = 8 MHz → 不分频 → PLL ×9 = 72 MHz。
2.2 系统时钟树
┌──────────────┐
│ HSI 8 MHz │
└──────┬───────┘
│
┌──────▼───────┐
│ HSE 8 MHz │
└──────┬───────┘
│
┌──────▼───────┐
│ PLL ×9 │ → 72 MHz
└──────┬───────┘
│
┌─────────▼──────────┐
│ SYSCLK 选择器 │ ← 可选择 HSI / HSE / PLL
└─────────┬──────────┘
│
┌──────▼───────┐
│ AHB 分频器 │ → HCLK（内核、存储器、DMA）
└──────┬───────┘
│
┌──────────────┼────────────────┐
│ │ │
┌──────▼──────┐ ┌────▼─────┐ ┌──────▼──────┐
│ APB1 分频器 │ │ APB2 分频器│ │ 其他外设 │
│ ≤36 MHz │ │ ≤72 MHz │ │ │
└──────┬──────┘ └────┬─────┘ └─────────────┘
│ │
┌─────▼─────┐ ┌───▼────┐
│ TIM 等 │ │GPIO、ADC│
│ APB1 外设 │ │USART1等 │
└───────────┘ └────────┘
2.3 各总线最高频率
| 总线 | 最高频率 | 挂载的典型外设 |
|---|---|---|
| AHB | 72 MHz | 内核、存储器、DMA |
| APB1 | 36 MHz | TIM2~TIM7、USART2~5、SPI2/3、I2C1/2 |
| APB2 | 72 MHz | GPIO、USART1、SPI1、ADC1/2、TIM1/TIM8 |
注意：APB1 上的定时器（TIM2~TIM7）时钟源实际等于 APB1 ×2（当 APB1 分频系数 ≠1 时），所以在 APB1=36MHz 时 TIM 仍可获得 72MHz 的计数时钟。
3. SystemInit 与默认时钟配置
3.1 上电启动流程
启动文件（startup_stm32f10x_xx.s）在跳转到 main 之前会调用 SystemInit()。
SystemInit() 的功能：
- 复位 RCC 寄存器
- 配置外部存储器接口（FSMC 等）
- 调用
SetSysClock()设置系统时钟 - 更新
SystemCoreClock全局变量（记录当前 SYSCLK 频率）
3.2 SetSysClock 配置流程
SetSysClock() 在 system_stm32f10x.c 中实现，根据宏定义选择目标频率：
// 在 system_stm32f10x.c 中可选择以下宏之一
// #define SYSCLK_FREQ_HSE HSE_VALUE // 直接使用 HSE
// #define SYSCLK_FREQ_24MHz 24000000
// #define SYSCLK_FREQ_36MHz 36000000
// #define SYSCLK_FREQ_48MHz 48000000
// #define SYSCLK_FREQ_56MHz 56000000
#define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000 // 默认启用
// #define SYSCLK_FREQ_24MHz 24000000
SYSCLK = 72 MHz 的配置步骤（典型）：
- 等待 HSI 就绪（上电默认 HSI）
- 使能 HSE，等待 HSE 就绪
- 配置 Flash 等待周期（72MHz 需要 2 个等待周期）
- 配置 AHB 分频 = 1（AHB = SYSCLK = 72 MHz）
- 配置 APB1 分频 = 2（APB1 = 36 MHz）
- 配置 APB2 分频 = 1（APB2 = 72 MHz）
- 配置 PLL：HSE 不分频 → PLL ×9 → 72 MHz
- 使能 PLL，等待 PLL 就绪
- 切换 SYSCLK 到 PLL 输出
- 等待 SYSCLK 切换完成
3.3 SetSysClockTo72 完整代码（标准库）
以下代码来自 system_stm32f10x.c，当定义 SYSCLK_FREQ_72MHz 宏时被 SetSysClock() 调用：
static void SetSysClockTo72(void)
{
__IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;
/* 使能 HSE */
RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);
/* 等待 HSE 就绪，超时则退出 */
do
{
HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
StartUpCounter++;
} while ((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));
if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
HSEStatus = (uint32_t)0x01;
else
HSEStatus = (uint32_t)0x00;
if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
{
/* 使能预取缓冲 */
FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;
/* Flash 2 个等待周期（72MHz 需要） */
FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_2;
/* HCLK = SYSCLK（AHB 不分频） */
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
/* PCLK2 = HCLK（APB2 不分频） */
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
/* PCLK1 = HCLK / 2（APB1 二分频） */
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;
/* PLL 配置：PLLCLK = HSE × 9 = 72 MHz */
RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC |
RCC_CFGR_PLLXTPRE |
RCC_CFGR_PLLMULL));
RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL9);
/* 使能 PLL */
RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
while ((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0) { }
/* 选择 PLL 作为系统时钟 */
RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;
/* 等待 PLL 切换完成 */
while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08) { }
}
else
{
/* HSE 起振失败 — 可在此添加错误处理代码 */
}
}
3.4 SetSysClockTo72 HAL库等价代码
static void SetSysClockTo72(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
/* HSE 振荡器配置：使能 HSE，作为 PLL 输入 */
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9; /* HSE × 9 = 72 MHz */
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) { }
/* 时钟树配置：SYSCLK = PLL72MHz，总线分频 */
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; /* HCLK = 72 MHz */
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; /* PCLK2 = 72 MHz */
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; /* PCLK1 = 36 MHz */
/* Flash 等待周期：72MHz 需要 2 个等待周期 */
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK) { }
}
3.6 SetSysClockToHSE 完整代码（标准库 — HSE 直通）
static void SetSysClockToHSE(void)
{
__IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;
RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);
do
{
HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
StartUpCounter++;
} while ((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));
if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
HSEStatus = (uint32_t)0x01;
else
HSEStatus = (uint32_t)0x00;
if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
{
FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;
FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_0;
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV1;
RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_HSE;
while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x04) { }
}
}
/* --- HAL库等价 --- */
static void SetSysClockToHSE(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK |
RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |
RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 |
RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSE;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0);
}
3.7 SetSysClockTo24 完整代码（标准库 — 24 MHz）
static void SetSysClockTo24(void)
{
__IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;
RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);
do
{
HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
StartUpCounter++;
} while ((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));
if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
HSEStatus = (uint32_t)0x01;
else
HSEStatus = (uint32_t)0x00;
if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
{
FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;
FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_0;
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV1;
RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE | RCC_CFGR_PLLMULL));
RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLXTPRE_HSE_Div2 | RCC_CFGR_PLLMULL6);
RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
while ((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0) { }
RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;
while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08) { }
}
}
/* --- HAL库等价 --- */
static void SetSysClockTo24(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
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_MUL6;
HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_ALL;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0);
}
3.8 SetSysClockTo36 完整代码（标准库 — 36 MHz）
static void SetSysClockTo36(void)
{
__IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;
RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);
do
{
HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
StartUpCounter++;
} while ((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));
if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
HSEStatus = (uint32_t)0x01;
else
HSEStatus = (uint32_t)0x00;
if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
{
FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;
FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_1;
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV1;
RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE | RCC_CFGR_PLLMULL));
RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLXTPRE_HSE_Div2 | RCC_CFGR_PLLMULL9);
RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
while ((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0) { }
RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;
while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08) { }
}
}
/* HAL库等价版 */
static void SetSysClockTo36(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
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;
HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_ALL;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_1);
}
3.9 SetSysClockTo48 完整代码（标准库 — 48 MHz）
static void SetSysClockTo48(void)
{
__IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;
RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);
do
{
HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
StartUpCounter++;
} while ((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));
if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
HSEStatus = (uint32_t)0x01;
else
HSEStatus = (uint32_t)0x00;
if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
{
FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;
FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_1;
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;
RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE | RCC_CFGR_PLLMULL));
RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL6);
RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
while ((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0) { }
RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;
while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08) { }
}
}
/* HAL库等价版 */
static void SetSysClockTo48(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
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_MUL6;
HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_ALL;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_1);
}
3.10 SetSysClockTo56 完整代码（标准库 — 56 MHz）
static void SetSysClockTo56(void)
{
__IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;
RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);
do
{
HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
StartUpCounter++;
} while ((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));
if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
HSEStatus = (uint32_t)0x01;
else
HSEStatus = (uint32_t)0x00;
if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
{
FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;
FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_2;
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;
RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE | RCC_CFGR_PLLMULL));
RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL7);
RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
while ((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0) { }
RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;
while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08) { }
}
}
/* HAL库等价版 */
static void SetSysClockTo56(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
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_MUL7;
HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_ALL;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2);
}
3.11 MCO 时钟输出配置
MCO（Microcontroller Clock Output）可将内部时钟从 PA8 引脚输出，供外部测量或作为其它芯片的时钟源。
/* 标准库版：PA8 输出 PLL/2 = 36 MHz */
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
RCC_MCOConfig(RCC_MCO_PLLCLK_DIV2); /* MCO = PLL / 2 */
/* 其他可选时钟源 */
// RCC_MCOConfig(RCC_MCO_HSI); /* MCO = HSI 8 MHz */
// RCC_MCOConfig(RCC_MCO_HSE); /* MCO = HSE 8 MHz */
// RCC_MCOConfig(RCC_MCO_SYSCLK); /* MCO = SYSCLK */
// RCC_MCOConfig(RCC_MCO_PLLCLK_DIV2);/* MCO = PLLCLK / 2 */
/* HAL库等价：PA8 输出 PLL/2 = 36 MHz */
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
HAL_RCC_MCOConfig(RCC_MCO1SOURCE_PLLCLK, RCC_MCODIV_2);
3.12 SystemCoreClock 变量
// system_stm32f10x.c 中定义
uint32_t SystemCoreClock = 72000000;
// 用户代码可直接读取
OLED_ShowNum(1, 8, SystemCoreClock, 8); // 显示当前系统主频
如果程序运行中修改了时钟配置（比如降低主频进入低功耗），需要调用
SystemCoreClockUpdate()更新此变量。
4. 外设时钟使能
RCC 通过三个寄存器组控制外设时钟的开关。使用时只需调用以下标准库函数：
| 总线 | 标准库函数 | HAL 宏 |
|---|---|---|
| APB2 | RCC_APB2PeriphClockCmd() |
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE() 等 |
| APB1 | RCC_APB1PeriphClockCmd() |
__HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE() 等 |
| AHB | RCC_AHBPeriphClockCmd() |
__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE() 等 |
标准库示例：
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
HAL库示例：
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); /* APB2 — GPIOB 时钟使能 */
__HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE(); /* APB1 — TIM2 时钟使能 */
__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE(); /* AHB — DMA1 时钟使能 */
__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE(); /* APB2 — USART1 时钟使能 */
__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE(); /* APB2 — ADC1 时钟使能 */
__HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE(); /* APB2 — SPI1 时钟使能 */
不能在初始化函数中关闭时钟后再开启，否则外设寄存器会丢失配置。
常见外设的时钟总线归属
| APB1（36 MHz 最高） | APB2（72 MHz 最高） |
|---|---|
| TIM2, TIM3, TIM4, TIM5, TIM6, TIM7 | TIM1, TIM8 |
| USART2, USART3, USART4, USART5 | USART1 |
| SPI2, SPI3 | SPI1 |
| I2C1, I2C2 | GPIOA~GPIOC（部分） |
| PWR, BKP | AFIO, EXTI |
5. 修改主频实验
5.1 实验思路
通过修改 system_stm32f10x.c 中的宏定义来改变 SYSCLK 频率，观察主循环运行快慢和 SystemCoreClock 的值。
5.2 代码
int main(void)
{
OLED_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "SYSCLK:");
OLED_ShowNum(1, 8, SystemCoreClock, 8);
while (1)
{
OLED_ShowString(2, 1, "Running");
Delay_ms(500);
OLED_ShowString(2, 1, " ");
Delay_ms(500);
}
}
OLED 上会显示当前的 SYSCLK 值（如 72000000）。注意修改主频后：
- Flash 等待周期需要同步调整（
system_stm32f10x.c中的SetSysClock()会自动处理） - APB1 外设不能超过 36 MHz
- 使用 HSI 作为 PLL 源时，最大只能到 64 MHz（HSI/2 × 16 = 64 MHz）
6. RCC 相关常见问题
6.1 外设不工作
症状：某个外设（GPIO、定时器、USART 等）寄存器写不进去，功能异常。
排查：检查是否调用了对应的 RCC_xxxPeriphClockCmd() 开启了时钟。
原因：STM32 的外设默认时钟是关闭的（省电设计），开启前无法访问其寄存器。
6.2 主频与预期不符
运行 SystemCoreClock 不正确可能的原因：
- HSE 晶振故障（起振失败），自动回退到 HSI 8 MHz
system_stm32f10x.c中的宏没有正确配置- PLL 倍频系数超出芯片支持的频率范围
6.3 修改 APB 分频对外设的影响
| APB1 分频 | APB1 时钟 | TIM 时钟源 |
|---|---|---|
| 1（不分频） | 72 MHz | 72 MHz |
| 2（分频） | 36 MHz | 72 MHz（×2 自动补偿） |
| 4 | 18 MHz | 36 MHz（×2） |
| 8 | 9 MHz | 18 MHz（×2） |
APB1 定时器（TIM2~TIM7）时钟 = APB1 ×2 仅当 APB1 分频系数 ≠ 1 时成立。调试定时器频率时要注意这一点。