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OpenMCU(五)：STM32F103时钟树初始化分析

news 来源：原创 2025/6/10 9:01:39

概述

本文主要描述了STM32F103初始化过程系统时钟的初始化,主要描述了系统时钟的初始化，AHB总线时钟，APB总线时钟等的初始化。

硬件板卡3d图

时钟树

STM32F103的时钟树，如下所示:

时钟源选择

从STM32F103的时钟树框图，我们可以看到：

1、有可选的1路高速外部时钟接口，作为系统时钟的时钟源；

2、1路32.768的可选低速时钟，作为系统RTC和watchdog的时钟源;

3、1路内部的可选8M 高速时钟，作为系统时钟的时钟源;

系统时钟选择

根据时钟树所示，可选的系统的时钟选择，如下所示：

1、内部8M的HSI直接作为系统的时钟源，如果使用HSI作为系统时钟源的话，最大SYSCLK只能输出到64MHz；

2、HSI或者HSE的通过PLL的倍频后，作为系统时钟源;

3、HSE的输出，直接作为系统的时钟源；

通过系统时钟源的来源描述，系统的时钟源可以根据硬件板卡的制作情况，进行选择；作者自己设计的PCB板子上，因为没有连接外部晶振，因此将HSI作为系统的时钟源选择。后续的时钟初始化代码分析，会讲解怎么将HSI设置为系统的时钟源;

其他外设时钟

根据STM32F103的时钟树，其他外设控制器的时钟的来源如下所示:

1、USB控制器的时钟，直接来源于PLLCLK，然后经过USB预分频，最终达到48M的时钟输出，作为USB控制器的时钟;

2、I2S音频控制器的时钟，直接来源于SYSCLK, 和SYSCLK的时钟相同;

3、SDIO, FSMC, HCLK 等时钟，直接来自于AHB总线的时钟输出;

4、剩余外设的时钟自于APB1或者APB2,这里不再这里详细描述;

时钟初始化设置

由于作者自己设计的硬件板子，使用了内部的8M作为整个CPU的时钟源，因此，下面以使用内部8M的高速时钟的情况，进行源码讲解，设置源码如下所示:

void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_ClkInitTypeDef clkinitstruct = {0};
  RCC_OscInitTypeDef oscinitstruct = {0};

  /* Configure PLL ------------------------------------------------------*/
  /* PLL configuration: PLLCLK = (HSI / 2) * PLLMUL = (8 / 2) * 16 = 64 MHz */
  /* PREDIV1 configuration: PREDIV1CLK = PLLCLK / HSEPredivValue = 64 / 1 = 64 MHz */
  /* Enable HSI and activate PLL with HSi_DIV2 as source */
  oscinitstruct.OscillatorType  = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;     /* HSI作为系统时钟源 */
  oscinitstruct.HSEState        = RCC_HSE_OFF;                /* 关闭HSE时钟 */
  oscinitstruct.LSEState        = RCC_LSE_OFF;                /* 关闭LSE时钟 */
  oscinitstruct.HSIState        = RCC_HSI_ON;                 /* 开启HSI时钟 */
  oscinitstruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  oscinitstruct.HSEPredivValue    = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  oscinitstruct.PLL.PLLState    = RCC_PLL_ON;
  oscinitstruct.PLL.PLLSource   = RCC_PLLSOURCE_HSI_DIV2;
  oscinitstruct.PLL.PLLMUL      = RCC_PLL_MUL16;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&oscinitstruct)!= HAL_OK)
  {
    /* Initialization Error */
    while(1);
  }

  /* Select PLL as system clock source and configure the HCLK, PCLK1 and PCLK2
     clocks dividers 将PLL的输出，作为系统时钟*/
  clkinitstruct.ClockType = (RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2);
  clkinitstruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  clkinitstruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  clkinitstruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  clkinitstruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  if (HAL_RCC_ClockConfig(&clkinitstruct, FLASH_LATENCY_2)!= HAL_OK)
  {
    /* Initialization Error */
    while(1);
  }
}

由于作者为了减少PCB板子的尺寸，因此在设计过程中，硬件上没有接外部晶振和32.768的低速晶振。因此只能使用内部HSI作为时钟源，但是在使用HSI作为时钟源时，系统的时钟最大只能设置到64MHz;

代码主要逻辑如下:

1、将HSI的晶振作为系统的晶振输入；

2、关闭HSE时钟源；

3、关闭LSE时钟源；

4、计算出SYSCLK = HSI /2 * PLL_MUl16 = 8/2 * 16 = 64M;

5、调用HAL_RCC_OscConfig()接口，设置系统时钟源;

6、选择PLLCLK的输出，最为系统时钟(64M)；

总结

本文主要描述了，在STM32F103 CPU初始化过程中，系统时钟的初始化。虽然，我们可以利用ST提供的上位机图形化工具进行时钟配置，简单的勾选就可以产生我们需要的代码。但是，作为一个嵌入式开发程序员，我觉得，还是有必要去分析源码，了解CPU的内部原理和HAL层代码，这样才能根据自己产品的实际需求情况，设计出更具有性价比的产品。