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STM32F103学习笔记-16-RCC(第4节)-使用 HSI 配置系统时钟并用 MCO 监控系统时钟

news 2025/11/13 5:45:40

一、实验背景与目的

上一节课中，我们已经学习了如何使用外部高速时钟 HSE（High Speed External）作为系统时钟源，并通过 MCO（Microcontroller Clock Output）输出信号来验证时钟配置是否正确。

本节我们将继续深入学习：
如何使用内部高速时钟 HSI（High Speed Internal）配置系统时钟，并通过 MCO 输出验证系统频率。

二、HSI 的原理回顾

HSI 是 STM32 内部自带的高速 RC 振荡器（通常为 8 MHz），不依赖外部晶振。它启动速度快，但精度略低，一般用于：

节省成本或无外部晶振时；
在调试、测试阶段使用；
或在低功耗快速启动应用中。

HSI 可直接作为系统时钟源，也可以经过 除 2 后作为 PLL 输入源，经倍频后生成更高频率。

例如：

HSI = 8 MHz
HSI / 2 = 4 MHz
若倍频因子 = 16 → 系统时钟 = 4 MHz × 16 = 64 MHz

三、代码分析与实现步骤

1. 头文件 `bsp_rcclkconfig.h`

#ifndef __BSP_RCCLKCONFIG_H
#define __BSP_RCCLKCONFIG_H#include "stm32f10x.h"void HSE_SetSysClk(uint32_t RCC_PLLMul_x);
void MCO_GPIO_Config(void);
void HSI_SetSysClk(uint32_t RCC_PLLMul_x);#endif

这里声明了三个函数：
HSE_SetSysClk()：上节课的外部晶振配置函数。
MCO_GPIO_Config()：配置 PA8 为时钟输出引脚。
HSI_SetSysClk()：本节新增的函数，用于用 HSI 配置系统时钟。

2. 主函数 `main.c`

int main(void)
{HSI_SetSysClk(RCC_PLLMul_16);  // 使用HSI × 16 = 64MHzMCO_GPIO_Config();              // 配置MCO输出引脚RCC_MCOConfig(RCC_MCO_SYSCLK);  // 输出系统时钟到PA8LED_GPIO_Config();              // 初始化LEDwhile(1){LED_G(OFF);Delay(0xFFFFF);LED_G(ON);Delay(0xFFFFF);}
}

程序逻辑讲解：

HSI_SetSysClk()
使用内部时钟 HSI 作为 PLL 输入，倍频后配置系统时钟为目标频率（例：64 MHz）。
MCO_GPIO_Config()
配置 PA8 为复用推挽输出，用于输出时钟信号。
RCC_MCOConfig(RCC_MCO_SYSCLK)
将系统时钟源（SYSCLK）输出到 MCO 引脚（PA8），以便用示波器测量。
LED_GPIO_Config() 与循环闪灯
通过 LED 闪烁的频率变化，粗略观察系统时钟的快慢。

3. `bsp_rcclkconfig.c` 的实现逻辑

void HSI_SetSysClk(uint32_t RCC_PLLMul_x)
{__IO uint32_t HSIStatus;RCC_DeInit();                   // 复位RCC寄存器RCC_HSICmd(ENABLE);             // 使能HSIHSIStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSIRDY;  // 判断HSI是否稳定if(HSIStatus == RCC_CR_HSIRDY)  // 若稳定则配置系统时钟{FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSI_Div2, RCC_PLLMul_x);  // HSI/2 × 倍频RCC_PLLCmd(ENABLE);while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);   // 等待PLL稳定RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);             // 切换系统时钟源while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);                 // 等待切换完成}else{/* 如果HSI启动失败，可以在这里加入错误处理 */}
}

代码逻辑拆解：

步骤	动作	说明
①	`RCC_DeInit()`	将 RCC 寄存器恢复到复位状态，防止旧配置干扰。
②	`RCC_HSICmd(ENABLE)`	开启内部 8 MHz RC 振荡器。
③	`RCC->CR & RCC_CR_HSIRDY`	检查 HSI 是否准备就绪。
④	`FLASH_SetLatency()`	调整 Flash 等待周期，适应高频访问速度。
⑤	`RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSI_Div2, RCC_PLLMul_x)`	设置 PLL 源为 HSI/2，并指定倍频因子。
⑥	`RCC_PLLCmd(ENABLE)`	启动 PLL 并等待其锁定（稳定）。
⑦	`RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK)`	将系统时钟切换到 PLL 输出。
⑧	`RCC_GetSYSCLKSource()`	验证切换成功。

四、使用 MCO 输出验证时钟

1. 配置 GPIO（PA8）

void MCO_GPIO_Config()
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

PA8 是 MCO 引脚（可输出 SYSCLK、HSI、HSE、PLLCLK/2 等信号）。
这里配置为复用推挽输出模式，以驱动示波器或外部电路。

2. 输出时钟信号

RCC_MCOConfig(RCC_MCO_SYSCLK);

此函数将 系统时钟（SYSCLK） 输出到 PA8 引脚。

若想输出 HSI，可改为 RCC_MCOConfig(RCC_MCO_HSI)；
若想输出 PLLCLK/2，可改为 RCC_MCOConfig(RCC_MCO_PLLCLK_Div2)。

五、实验现象与验证

配置	理论频率	实际测量（示波器）	现象
`HSE_SetSysClk(RCC_PLLMul_9)`	72 MHz	≈ 72 MHz	LED闪烁正常
`HSI_SetSysClk(RCC_PLLMul_16)`	64 MHz	≈ 64 MHz	LED闪烁略慢
`HSI_SetSysClk(RCC_PLLMul_12)`	48 MHz	≈ 48 MHz	LED闪烁更慢