一、关于时钟
如图 9.1.1 所示，
左侧的①HSI（内部高速时钟）、 ②HSE（外部高速时钟）、③LSE（外部低速时钟）、④LSI（内部低速时钟）为时钟源，右侧的各种片上外设。
图中矩形框内用“/”加数字表示分频器，如：
，数字表示几分频；矩形框内用“X”加数字表示的为锁相环，如：
，数字表示几倍频；倒梯形表示选择器，长边表示多个输入，短边表示选择其中一个输出，如:
。
⑥系统时钟SYSCLK最高为72MHz，从图中左侧的
选择器SW
可以看到来源有三个，分别是:①内部高速时钟HSI（绿色）、⑤锁相环时钟PLLCLK（紫色）和②外部高速时钟HSE（黄色），而锁相环时钟PLLCLK由内部高速时钟HSI和外部高速时钟HSE，经过分频和PLL锁相环倍频而来。
内部高速时钟HSI可直接经过选择器SW给系统时钟SYSCLK，此时系统时钟SYSCLK为8MHz；内部高速时钟HSI先2分频，再经过选择器PLLSRC进入锁相环PLLMUL，最大倍频为16倍，得到64MHz的锁相环时钟PLLCLK给系统时钟SYSCLK；当外部高速时钟HSE（假设外接晶振为8MHz时）直接给选择器SW，则系统时钟SYSCLK为8MHz；当外部高速时钟HSE（假设外接晶振为8MHz时）直接经过选择器PLLXTPRE给 PLLSRC，再经过PLLMUL 9倍频，得到72MHz的PLLCLK给系统时钟SYSCLK。
⑩RTCCLK（实时时钟）的时钟源也有三个，分别是②外部高速时钟HSE的128倍分频（黄色）、③外 部低速时钟LSE的32.768kHz（蓝色）、④内部低速时钟LSI的40kHz（橙色）。
IWDGCLK（独立看门狗）的时钟来源于④内部低速时钟LSI的40kHz（橙色）。
理清各个时钟来源后，再来看各总线的时钟。⑦高速接口总线AHB由⑥SYSCLK系统时钟分频得到，最高是系统时钟的72MHz。⑧外设总线APB1和⑨外设总线APB2，来源于⑦高速接口总线AHB，APB1的输出时钟最高是36MHz，APB2的输出时钟最高是72MHz。APB1和APB2下有各种外设，比如GPIO、USART等。
二、硬件设计
内部时钟HSI不涉及硬件，外部时钟HSE参考最小系统的时钟电路。
三、软件设计
3.1 软件设计思路
实验目的：分别使用内部时钟HSI和外部时钟HSE作为系统时钟。
- 使用内部时钟HSI配置系统时钟到最大值64Mhz；
- 调用库函数读取系统时钟值以验证；
- 使用外部时钟HSE配置系统时钟到最大值72Mhz；
- 调用库函数读取系统时钟值以验证；
3.2 软件设计讲解
3.2.1 使用内部时钟源HSI作为PLL的时钟源，然后将PLL作为系统时钟源
HAL库定义了两个结构体，只需要设置这两个结构体成员，就
完成对时钟的设置。
/**
* @brief System Clock Configuration
* The system Clock is configured as follow :
* System Clock source = PLL (HSI)
* SYSCLK(Hz) = 64000000
* HCLK(Hz) = 64000000
* AHB Prescaler = 1
* APB1 Prescaler = 2
* APB2 Prescaler = 1
* PLLMUL = 16
* Flash Latency(WS) = 2
* @param None
* @retval None
*/
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI; // 使用HSI作为时钟振荡器
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_OFF; // 关闭HSE
RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1; // HSE预分频值为1
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON; // 打开HSI
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; // 打开PLL
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI_DIV2; // PLL的输入时钟源为HSI的一分之二
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL16; // PLL倍频系数为16
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
while(1);
}
/** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks
*/
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_HCLK
| RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; // SYSCLK的来源为PLL的输出
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; // AHB总线时钟分频系数为1
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; // APB1总线时钟分频系数为2
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; // APB2总线时钟分频系数为1
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
{
while(1);
}
}
3.2.2 获取系统时钟的函数
主函数里调用HAL库提供的“HAL_RCC_GetSysClockFreq()”函数获取系统时钟验证。
// 此处定义全局变量以便在debug的时候可以看到这个变量的值
uint32_t sys_clk = 0;
int main(void)
{
// 初始化HAL库函数必须要调用此函数
HAL_Init();
/*
* 系统时钟即AHB/APB时钟配置
* 当使用内部高速时钟HSI（8MHz）配置系统时钟时，使用PLL前会默认先二分频得到4MHz的PLL分频输入频率
* 然后经过锁相环放大，最大放大倍数为16，即4*16=64MHz是能配置的最大系统频率，F103的最大系统频率为72MHz，64MHz显然是合法的系统频率
*/
SystemClock_Config();
// 调用库函数来检验自己的配置是否成功配置为系统频率64MHz
sys_clk = HAL_RCC_GetSysClockFreq();
while(1);
}
3.2.3 使用外部时钟源HSE作为PLL的时钟源，然后将PLL作为系统时钟源
/**
* @brief System Clock Configuration
* The system Clock is configured as follow :
* System Clock source = PLL (HSE)
* SYSCLK(Hz) = 72000000
* HCLK(Hz) = 72000000
* AHB Prescaler = 1
* APB1 Prescaler = 2
* APB2 Prescaler = 1
* PLLMUL = 9
* Flash Latency(WS) = 2
* @param None
* @retval None
*/
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; // 设置时钟振荡器类型为HSE
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; // 打开HSE
RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1; // HSE预分频值为1
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_OFF; // 关闭HSI
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; // 打开PLL
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; // PLL的输入时钟源为HSE
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9; // PLL倍频系数为9
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
while(1);
}
/** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks
*/
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_HCLK
| RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; // SYSCLK的来源为PLL的输出
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; // AHB总线时钟分频系数为1
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; // APB1总线时钟分频系数为2
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; // APB2总线时钟分频系数为1
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
{
while(1);
}
}
3.2.4 获取系统时钟的函数
与前面类似，主函数里调用HAL库提供的“HAL_RCC_GetSysClockFreq()”函数获取系统时钟验证。
uint32_t sys_clk = 0;
int main(void)
{
// 初始化HAL库函数必须要调用此函数
HAL_Init();
/*
* 系统时钟即AHB/APB时钟配置
* 当使用外部高速时钟HSE（8MHz）配置系统时钟时，使用PLL前可以选择不分频或者二分频，我们要配置到最大72MHz的系统频率此处当然是不分频
* 然后经过锁相环放大，最大放大倍数为16，我们要想得到72MHz，此处选择9倍放大系数，即8*9=72MHz即可达到目标
*/
SystemClock_Config();
// 调用库函数来检验自己的配置是否成功配置为系统频率64MHz
sys_clk = HAL_RCC_GetSysClockFreq();
while(1);
}
四、代码工程
工程链接：
基础重点-时钟系统