作為MCU運(yùn)行的基礎(chǔ)，時(shí)鐘是MCU各個(gè)模塊工作時(shí)序的最小時(shí)間單位，推動(dòng)MCU的各指令執(zhí)行，是MCU選型的一個(gè)重要指標(biāo)。CKS32F107xx系列MCU具有眾多的外設(shè)，但并非所有的外設(shè)均需要系統(tǒng)時(shí)鐘的高頻率，并且高時(shí)鐘頻率將導(dǎo)致功耗增加、抗電磁干擾能力變?nèi)?，因此，CKS32F107xx系列MCU內(nèi)部具備多個(gè)時(shí)鐘源。本文將對(duì)CKS32F107xx系列時(shí)鐘組成進(jìn)行介紹，以幫助讓用戶對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘了解。

CKS32F107系列時(shí)鐘介紹

在CKS32F107xx系列MCU中，有HSI、HSE、LSI、LSE、PLL五個(gè)重要的時(shí)鐘源。從時(shí)鐘頻率來分可以分為高速時(shí)鐘源（HSI、HSE、PLL）和低速時(shí)鐘源（LSI、LSE）；從來源可分為外部時(shí)鐘源（HSE、LSE）和內(nèi)部時(shí)鐘源（HSI、LSI、PLL）；從功能應(yīng)用配置劃分可分為系統(tǒng)時(shí)鐘（SYSCLK）、時(shí)鐘安全系統(tǒng)(CSS)、獨(dú)立看門狗時(shí)鐘、RTC時(shí)鐘。下圖為CKS32F107xx系列MCU時(shí)鐘樹時(shí)鐘樹：

圖1CKS32F107系列MCU時(shí)鐘樹

HSE時(shí)鐘

高速外部時(shí)鐘信號(hào)(HSE)由以下兩種時(shí)鐘源產(chǎn)生：

●HSE外部晶體/陶瓷諧振器

●HSE用戶外部時(shí)鐘

為了減少時(shí)鐘輸出的失真和縮短啟動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間，晶體/陶瓷諧振器和負(fù)載電容器必須盡可能地靠近振蕩器引腳。負(fù)載電容值必須根據(jù)所選擇的振蕩器來調(diào)整。

圖2HSE時(shí)鐘源

外部晶體/陶瓷諧振器（HSE晶振）：

4~16Mz外部振蕩器可為系統(tǒng)提供更為精確的時(shí)鐘。相關(guān)的硬件配置可參考圖1，在時(shí)鐘控制寄存器RCC_CR中的HSERDY位用來指示高速外部振蕩器是否穩(wěn)定。直到這該位被硬件置’1’，才能使用HSECLK。如果在時(shí)鐘中斷寄存器RCC_CIR中允許產(chǎn)生中斷，將會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)中斷。

HSE晶振可以通過設(shè)置時(shí)鐘控制寄存器里RCC_CR中的HSEON位被啟動(dòng)和關(guān)閉。

HSE用戶外部時(shí)鐘（HSE旁路）：

在這個(gè)模式里，必須提供外部時(shí)鐘。它的頻率最高可達(dá)25MHz。用戶可通過設(shè)置在時(shí)鐘控制寄存器中的HSEBYP和HSEON位來選擇這一模式。外部時(shí)鐘信號(hào)(50%占空比的方波、正弦波或三角波)必須連到OSC_IN引腳，同時(shí)保證OSC_OUT引腳懸空。見圖1。

HSI時(shí)鐘

HSI時(shí)鐘信號(hào)由內(nèi)部8MHz的RC振蕩器產(chǎn)生，可直接作為系統(tǒng)時(shí)鐘，也可在不分頻或2分頻后作為PLL輸入源。HIS RC振蕩器能夠在不需要任何外部器件的條件下提供系統(tǒng)時(shí)鐘。它的啟動(dòng)時(shí)間比HSE晶體振蕩器短。但是，即使在校準(zhǔn)之后它的時(shí)鐘頻率精度仍較HSE晶振差。

PLL

主PLL以下述時(shí)鐘源之一為輸入，產(chǎn)生倍頻的輸出：

●HSI時(shí)鐘

●HSI的二分頻時(shí)鐘

●HSE通過一個(gè)可配置分頻器提供的時(shí)鐘

●PLL2通過一個(gè)可配置分頻器提供的時(shí)鐘

PLL2和PLL3由HSE通過一個(gè)可配置的分頻器提供時(shí)鐘。必須在使能每個(gè)PLL之前完成PLL的配置(選擇時(shí)鐘源、預(yù)分頻系數(shù)和倍頻系數(shù)等)，同時(shí)應(yīng)該在它們的輸入時(shí)鐘穩(wěn)定(就緒位)后才能使能。一旦使能了PLL，這些參數(shù)將不能再被改變。當(dāng)改變主PLL的輸入時(shí)鐘源時(shí)，必須在選中了新的時(shí)鐘源(通過時(shí)鐘配置寄存器(RCC_CFGR)的PLLSRC位)之后才能關(guān)閉原來的時(shí)鐘源。時(shí)鐘中斷寄存器(RCC_CIR)，可以在PLL就緒時(shí)產(chǎn)生一個(gè)中斷。

LSE時(shí)鐘

LSE晶振是一個(gè)32.768kHz的低速外部晶體或陶瓷諧振器。它為實(shí)時(shí)時(shí)鐘或者其他定時(shí)功能提供一個(gè)低功耗且精確的時(shí)鐘源。

(1)外部晶體/陶瓷諧振器(LSE晶振)

LSE晶振通過在備份域控制寄存器(RCC_BDCR)里的LSEON位啟動(dòng)和關(guān)閉。在備份域控制寄存器(RCC_BDCR)里的LSERDY指示LSE晶體振蕩是否穩(wěn)定。在啟動(dòng)階段，直到這個(gè)位被硬件置’1’后，LSE時(shí)鐘信號(hào)才能被使用。如果在時(shí)鐘中斷寄存器里被允許，可產(chǎn)生中斷請求。

(2)外部時(shí)鐘源(LSE旁路)

在這個(gè)模式里必須提供一個(gè)32.768kHz頻率的外部時(shí)鐘源?？梢酝ㄟ^設(shè)置在備份域控制寄存器(RCC_BDCR)里的LSEBYP和LSEON位來選擇這個(gè)模式。具有50%占空比的外部時(shí)鐘信號(hào)(方波、正弦波或三角波)必須連到OSC32_IN引腳，同時(shí)保證OSC32_OUT引腳懸空。

LSI時(shí)鐘

LSI RC擔(dān)當(dāng)一個(gè)低功耗時(shí)鐘源的角色，它可以在停機(jī)和待機(jī)模式下保持運(yùn)行，為獨(dú)立看門狗和RTC提供時(shí)鐘。LSI時(shí)鐘頻率大約40kHz(在30kHz和60kHz之間)。進(jìn)一步信息請參考數(shù)據(jù)手冊中有關(guān)電氣特性部分。

LSI RC可以通過控制/狀態(tài)寄存器(RCC_CSR)里的LSION位來啟動(dòng)或關(guān)閉。在控制/狀態(tài)寄存器(RCC_CSR)里的LSIRDY位指示低速內(nèi)部振蕩器是否穩(wěn)定。在啟動(dòng)階段，直到這個(gè)位被硬件設(shè)置為’1’后，該時(shí)鐘才能使用。如果在時(shí)鐘中斷寄存器(RCC_CIR)里被允許，將產(chǎn)生LSI中斷請求。

系統(tǒng)時(shí)鐘（SYSCLK）選擇

系統(tǒng)復(fù)位后，HSI振蕩器被選為系統(tǒng)時(shí)鐘。當(dāng)時(shí)鐘源被直接或通過PLL間接作為系統(tǒng)時(shí)鐘時(shí)，它將不能被停止。當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘從一個(gè)時(shí)鐘源到另一個(gè)時(shí)鐘源切換時(shí)，只有當(dāng)目標(biāo)時(shí)鐘源準(zhǔn)備就緒(經(jīng)過啟動(dòng)穩(wěn)定階段的延遲或PLL穩(wěn)定)，才能進(jìn)行切換，否則，系統(tǒng)時(shí)鐘的切換不允許發(fā)生。在時(shí)鐘控制寄存器(RCC_CR)的狀態(tài)位會(huì)指示哪個(gè)時(shí)鐘已經(jīng)準(zhǔn)備好了，哪個(gè)時(shí)鐘目前被用作系統(tǒng)時(shí)鐘。

時(shí)鐘安全系統(tǒng)（CSS）

時(shí)鐘安全系統(tǒng)可以通過軟件被激活。一旦其被激活，時(shí)鐘監(jiān)測器將在HSE振蕩器啟動(dòng)穩(wěn)定后被使能，并在HSE時(shí)鐘關(guān)閉后關(guān)閉。

如果HSE時(shí)鐘發(fā)生故障，HSE振蕩器被自動(dòng)關(guān)閉，時(shí)鐘失效事件將被送到高級(jí)定時(shí)器(TIM1的剎車輸入端，并產(chǎn)生時(shí)鐘安全中斷CSSI，允許軟件完成營救操作。此CSSI中斷連接到內(nèi)核的NMI中斷(不可屏蔽中斷)。

需要強(qiáng)調(diào)的是一旦CSS被激活，并且HSE時(shí)鐘出現(xiàn)故障，CSS中斷就產(chǎn)生，并且NMI（不可屏蔽的中斷）也自動(dòng)產(chǎn)生。NMI將被不斷執(zhí)行，直到CSS中斷掛起位被清除。因此，在NMI（不可屏蔽的中斷）的處理程序中必須通過設(shè)置時(shí)鐘中斷寄存器(RCC_CIR)里的CSSC位來清除CSS中斷。

如果HSE振蕩器被直接或間接地作為系統(tǒng)時(shí)鐘，(間接的意思是：它被作為PLL輸入時(shí)鐘，并且PLL時(shí)鐘被作為系統(tǒng)時(shí)鐘)，時(shí)鐘故障將導(dǎo)致系統(tǒng)時(shí)鐘自動(dòng)切換到HSI振蕩器，同時(shí)外部HSE振蕩器被關(guān)閉。在時(shí)鐘失效時(shí)，如果HSE振蕩器時(shí)鐘(被分頻或未被分頻)是用作系統(tǒng)時(shí)鐘的PLL的輸入時(shí)鐘，PLL也將被關(guān)閉。

獨(dú)立看門狗時(shí)鐘

如果獨(dú)立看門狗已經(jīng)由硬件選項(xiàng)或軟件啟動(dòng)，LSI振蕩器將被強(qiáng)制在打開狀態(tài)，并且不能被關(guān)閉。在LSI振蕩器穩(wěn)定后，時(shí)鐘供應(yīng)給IWDG模塊。

RTC時(shí)鐘

通過設(shè)置備份域控制寄存器(RCC_BDCR)里的RTCSEL[1:0]位，RTCCLK時(shí)鐘源可以由HSE/128、LSE或LSI時(shí)鐘提供。除非備份域復(fù)位，此選擇不能被改變。

LSE時(shí)鐘在備份域里，但HSE和LSI時(shí)鐘不在備份域。因此：

（1）如果LSE被選為RTC時(shí)鐘：只要VBAT維持供電，即使VDD供電被切斷，RTC仍能工作。

（2）如果LSI被選為RTC時(shí)鐘：如果VDD供電被切斷，RTC不能工作。

（3）如果HSE時(shí)鐘128分頻后作為RTC時(shí)鐘：如果VDD供電被切斷或內(nèi)部電壓調(diào)壓器被關(guān)閉(1.5V域的供電被切斷)，則RTC狀態(tài)不確定。

時(shí)鐘輸出（MCO）

微控制器允許輸出時(shí)鐘信號(hào)到外部MCO引腳。相應(yīng)的GPIO端口寄存器必須被配置為相應(yīng)功能。以下8個(gè)時(shí)鐘信號(hào)可被選作MCO時(shí)鐘：

●SYSCLK

●HSI

●HSE

●PLL時(shí)鐘的二分頻

●PLL2時(shí)鐘

●PLL3時(shí)鐘的二分頻

●XT13-25MHz外部晶振時(shí)鐘（用于以太網(wǎng)）

●PLL3時(shí)鐘(用于以太網(wǎng))

時(shí)鐘配置寄存器(RCC_CFGR)中的MCO[3:0]位控制。

審核編輯：劉清