STM32的時(shí)鐘體系可以直接以圖概括(摘自STM32F10X參考手冊(cè)) 

下面就此圖做分析

1. STM32輸入時(shí)鐘源

1.1 時(shí)鐘源的作用

無(wú)論是小型單片機(jī)還是像STM32這樣高級(jí)單片機(jī)，它們工作的核心都是大規(guī)模的時(shí)序邏輯電路，而驅(qū)動(dòng)時(shí)序邏輯電路的關(guān)鍵則是準(zhǔn)確而又穩(wěn)定的時(shí)鐘源。它的作用就像小學(xué)在操場(chǎng)上做廣播體操時(shí)候播放的背景音樂(lè)，用于協(xié)調(diào)和同步各單元運(yùn)行，為時(shí)序電路提供基本的脈沖信號(hào)。

1.2 STM32時(shí)鐘源的設(shè)計(jì)

在51單片機(jī)中，一般都外接一個(gè)11.0592MHz的晶振，注意，提供時(shí)鐘的不是晶振，而是RC時(shí)鐘電路，而晶振只是時(shí)鐘電路的元件之一。同理，在STM32中，時(shí)鐘源也是由RC時(shí)鐘電路產(chǎn)生，與51單片機(jī)的區(qū)別是區(qū)別在于，RC電路的位置。根據(jù)RC電路的位置，可以將STM32的時(shí)鐘源分為內(nèi)部時(shí)鐘電路和外部時(shí)鐘、內(nèi)外部時(shí)鐘電路。

(1)內(nèi)部時(shí)鐘電路: 
晶體振蕩器和RC時(shí)鐘電路都在STM32芯片內(nèi)部，如圖中標(biāo)注1、標(biāo)注4。 
標(biāo)注1處是產(chǎn)生8MHz的時(shí)鐘源，稱為HSI，高速內(nèi)部時(shí)鐘源(H意為高速，S意為源，I意為內(nèi)部); 
標(biāo)注4處是產(chǎn)生32KHz的時(shí)鐘源，稱為L(zhǎng)SI，低速內(nèi)部時(shí)鐘源;

(2)內(nèi)外部時(shí)鐘電路: 
晶體振蕩器在STM32芯片外部，RC時(shí)鐘電路在STM32芯片內(nèi)部，如圖中標(biāo)注2、標(biāo)注3。 
標(biāo)注2處是產(chǎn)生4-16MHz的時(shí)鐘源，稱為HSE，高速外部時(shí)鐘源; 
標(biāo)注3是產(chǎn)生32.768KHz的時(shí)鐘源，稱為L(zhǎng)SE，低速外部時(shí)鐘源; 
OSC_OUT和OSC_IN、OSC32_OUT和OS32_IN分別接晶振的兩個(gè)引腳。前者一般接8MHz晶振；后者一定接32.768KHz，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)鐘源是供給RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘使用的。在51單片機(jī)中沒(méi)有集成RTC模塊，在做電子時(shí)鐘時(shí)用到的DS1302集成芯片時(shí)，也是為其提供的也是32.768KHz的晶振。

(3)外部時(shí)鐘電路 
晶體振蕩電路和RC時(shí)鐘電路都在STM32芯片外部。如圖中標(biāo)注2、標(biāo)注3。 
OSC_OUT和OSC_IN、OSC32_OUT和OS32_IN除了分別接晶振的兩個(gè)引腳，對(duì)于OSC_IN和OSC32_IN引腳，還可以接入外部的RC時(shí)鐘電路，其時(shí)鐘源直接由外部供給，不過(guò)這種方案少見(jiàn)。

綜上所述，STM32的時(shí)鐘源有4個(gè): HSI、HSE和LSI、LSE。

HSI時(shí)鐘源，它是在由STM32在內(nèi)部用RC振蕩電路實(shí)現(xiàn)的高速內(nèi)部時(shí)鐘源。HIS RC振蕩器能夠在不需要任何外部期間的條件下提供系統(tǒng)時(shí)鐘，它的啟動(dòng)時(shí)間比HSE晶體振蕩器短，但是不精準(zhǔn)，即使在校準(zhǔn)之后它的時(shí)鐘頻率精度仍較差。在手冊(cè)中還明確說(shuō)，當(dāng)HSI被用作PLL時(shí)鐘輸入時(shí)，系統(tǒng)時(shí)鐘能得到的最大頻率是61MHz，這顯然不能發(fā)揮STM32最極致的性能。

1.3 時(shí)鐘信號(hào)通道選擇

雖然HSI不精準(zhǔn)，但是鑒于啟動(dòng)速度原因考慮，STM32上電復(fù)位，默認(rèn)是采用HSI時(shí)鐘源的，當(dāng)然開(kāi)發(fā)者可以不修改這個(gè)時(shí)鐘源，那么系統(tǒng)將一直工作在一個(gè)時(shí)鐘源不穩(wěn)定不精準(zhǔn)的環(huán)境下。 
然而一般做法是改變時(shí)鐘源，將時(shí)鐘源改為HSE。改變時(shí)鐘源的通道是在相關(guān)寄存器設(shè)置的，在圖中的PLLSRC可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這兩個(gè)頻率的切換。 

1.4 鎖相環(huán)倍頻器PLL/預(yù)分頻器Prescaler

STM32的cpu的工作常規(guī)頻率是72MHZ(超過(guò)72MHz工作稱為超頻工作，CPU耗電加劇，且會(huì)發(fā)燙)，但是我們接入的晶振是8MHz，這就需要一個(gè)對(duì)頻率加倍的操作，即倍頻。如圖中的PLLMUL，PLLMULL實(shí)現(xiàn)對(duì)接入時(shí)鐘源的倍頻，如x2、x3、x4…倍頻后的時(shí)鐘源為PLLCLK。 
 
預(yù)分頻器是實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率削減作用的。倍頻器將HSE倍頻之后提供給cpu，但是除了cpu之外，其他片內(nèi)外設(shè)，如SPI控制模塊、IIC控制模塊等的工作同樣需要時(shí)鐘源，這些外設(shè)的時(shí)鐘源肯定是低于cpu運(yùn)行時(shí)鐘的，例如USB通訊才需要48MHz，所以需要對(duì)倍頻后的時(shí)鐘源進(jìn)行分頻。一般芯片的分頻做法都是對(duì)一個(gè)時(shí)鐘源倍頻后供給某些部件，其他低于此倍頻后的時(shí)鐘都是基于此時(shí)鐘源來(lái)分頻的。用戶可通過(guò)多個(gè)預(yù)分頻器配置AHB，高速APB(APB2)和低速APB(APB1)域的頻率。AHB和APB2域的最大頻率是72MHz。APB1域的最大允許頻率是36MHz。SDIO接口的時(shí)鐘頻率固定在HCLK / 2。 
經(jīng)過(guò)時(shí)鐘源的選擇、分頻/倍頻，就可以到HCLK(高性能總線AHB用)、FCLK(供給cpu內(nèi)核的用，常說(shuō)的cpu主頻)、PCLK(高性能外設(shè)總線APB)、USBCLK、TIMXCLK、TIM1CLK、RTCCLK等，外設(shè)是掛載STM32的總線上的，具體哪個(gè)外設(shè)掛載哪個(gè)總線，看下圖: 

在軟件開(kāi)發(fā)中，我們要做的也無(wú)非設(shè)置門(mén)電路以選擇時(shí)鐘源輸入、倍頻/分頻系數(shù)和打開(kāi)/關(guān)閉對(duì)應(yīng)外設(shè)所在總線的時(shí)鐘。

2. STM32輸出時(shí)鐘源

圖中的MCO功能模塊，可以將PLLCLK / 2、HSI、HSE、SYSCLK輸出，供給其他系統(tǒng)作為輸入時(shí)鐘源，對(duì)這一功能模塊也是又相應(yīng)的寄存器，圖中以MCO標(biāo)注。 

3. 系統(tǒng)滴答Systick

Systick就是一個(gè)定時(shí)器而已，只是它放在了NVIC中，主要的目的是為了給操作系統(tǒng)提供一個(gè)硬件上的中斷，稱之為滴答中斷操作系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，也會(huì)有時(shí)間節(jié)拍。它會(huì)根據(jù)節(jié)拍來(lái)工作，把整個(gè)時(shí)間段分成很多小小的時(shí)間片，而每個(gè)任務(wù)每次只能運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片的時(shí)間長(zhǎng)度，超時(shí)就退出給別的任務(wù)運(yùn)行，這樣可以確保任何一個(gè)任務(wù)都不會(huì)霸占操作系統(tǒng)提供的各種定時(shí)功能，都與這個(gè)滴答定時(shí)器有關(guān)。因此，需要一個(gè)定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生周期性的中斷，而且最好還讓用戶程序不能隨意訪問(wèn)它的寄存器，以維持操作系統(tǒng)的節(jié)拍。只要不把它在SysTick控制及狀態(tài)寄存器中的使能位清除，就一直執(zhí)行。 
 
RCC(復(fù)位與時(shí)鐘控制器)通過(guò)AHB時(shí)鐘(HCLK)8分頻后作為Cortex系統(tǒng)定時(shí)器(SysTick)的外部時(shí)鐘。通過(guò)對(duì)SysTick控制與狀態(tài)寄存器的設(shè)置，可選擇上述時(shí)鐘或Cortex(HCLK)時(shí)鐘作為SysTick時(shí)鐘(后者圖中沒(méi)畫(huà)出)。另外，還有其他時(shí)鐘，如USB時(shí)鐘，ADC時(shí)鐘、獨(dú)立看門(mén)狗時(shí)鐘等，它們各自的時(shí)鐘源通過(guò)前面學(xué)習(xí)，也可以輕易分析出來(lái)，這里不再贅述。

4. 時(shí)鐘相關(guān)的寄存器

時(shí)鐘體系涉及到的寄存器有

RCC_CR
RCC_CFGR
RCC_CIR
RCC_APB2RSTR
RCC_APB1RSTR
RCC_AHBENR
RCC_APB2ENR
RCC_APB1ENR
RCC_BDCR
RCC_CSR12345678910

這些寄存器的作用直接看數(shù)據(jù)可知，編程使用部分后續(xù)補(bǔ)充。