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STM32学习笔记(5)--勉勉强强看懂一行程序

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继续学习中,先把开发板自带一个例子做了些精简,以免看得吓人。。。。

就是这个,让PORTD上接的4个LED分别点亮。
开始研究代码
int main(void)

 Init_All_Periph();
......
看到这一行,开始跟踪,于是又看到了下面的内容
void Init_All_Periph(void)
{
 RCC_Configuration();
......
继续跟踪
void RCC_Configuration(void)
{
 SystemInit();
......
这行代码在system_stm32f10x.c中找到了。
void SystemInit (void)
{
  /* Reset the RCC clock configuration to the default reset state(for debug purpose) */
  /* Set HSION bit */
  RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;
  /* Reset SW, HPRE, PPRE1, PPRE2, ADCPRE and MCO bits */
#ifndef STM32F10X_CL
  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF8FF0000;
#else
  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF0FF0000;
#endif /* STM32F10X_CL */  
 
  /* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;
  /* Reset HSEBYP bit */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;
  /* Reset PLLSRC, PLLXTPRE, PLLMUL and USBPRE/OTGFSPRE bits */
  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xFF80FFFF;
#ifndef STM32F10X_CL
  /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
  RCC->CIR = 0x009F0000;
#else
  /* Reset PLL2ON and PLL3ON bits */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xEBFFFFFF;
  /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
  RCC->CIR = 0x00FF0000;
  /* Reset CFGR2 register */
  RCC->CFGR2 = 0x00000000;
#endif /* STM32F10X_CL */
   
  /* Configure the System clock frequency, HCLK, PCLK2 and PCLK1 prescalers */
  /* Configure the Flash Latency cycles and enable prefetch buffer */
  SetSysClock();
}
       这一长串的又是什么,如何来用呢?看来,偷懒是不成的了,只能回过头去研究STM32的时钟构成了。
       相当的复杂。
       系统的时钟可以有3个来源:内部时钟HSI,外部时钟HSE,或者PLL(锁相环模块)的输出。它们由RCC_CFGR寄存器中的SW来选择。
SW(1:0):系统时钟切换
       由软件置’1’或清’0’来选择系统时钟源。        在从停止或待机模式中返回时或直接或间接作为系统时钟的HSE出现故障时,由硬件强制选择HSI作为系统时钟(如果时钟安全系统已经启动)
00:HSI作为系统时钟;
01:HSE作为系统时钟;
10:PLL输出作为系统时钟;
11:不可用。
////////////////////////////////////////////////////////////////////
PLL的输出直接送到USB模块,经过适当的分频后得到48M的频率供USB模块使用。
系统时钟的一路被直接送到I2S模块;另一路经过AHB分频后送出,送往各个系统,其中直接送往SDI,FMSC,AHB总线;8分频后作为系统定时器时钟;经过APB1分频分别控制PLK1、定时器TIM2~TIM7;经过APB2分频分别控制PLK2、定时器TIM1~TIM8、再经分频控制ADC;
由此可知,STM32F10x芯片的时钟比之于51、AVR、PIC等8位机要复杂复多,因此,我们立足于对着芯片手册来解读程序,力求知道这些程序代码如何使用,为何这么样使用,如果自己要改,可以修改哪些部分,以便自己使用时可以得心应手。
单步执行,看一看哪些代码被执行了。
 /* Reset the RCC clock configuration to the default reset state(for debug purpose) */
  /* Set HSION bit */
 RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;

 
 
这是RCC_CR寄存器,由图可见,HSION是其bit 0位。
       HSION:内部高速时钟使能
       由软件置’1’或清零。
       当从待机和停止模式返回或用作系统时钟的外部4-25MHz时钟发生故障时,该位由硬件置’1’来启动内部8MHz的RC振荡器。当内部8MHz时钟被直接或间接地用作或被选择将要作为系统时钟时,该位不能被清零。
       0:内部8MHz时钟关闭;
       1:内部8MHz时钟开启。
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
  /* Reset SW, HPRE, PPRE1, PPRE2, ADCPRE and MCO bits */
#ifndef STM32F10X_CL
  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF8FF0000;
 

这是RCC_CFGR寄存器
该行程序清零了MC0[2:0]这三位,和ADCPRE[1:0],ppre2[2:0],PPRE1[2:0],HPRE[3:0],SWS[1:0]和SW[1:0]这16位。
/*
MCO: 微控制器时钟输出,由软件置’1’或清零。
0xx:没有时钟输出;
100:系统时钟(SYSCLK)输出;
101:内部8MHz的RC振荡器时钟输出;
110:外部4-25MHz振荡器时钟输出;
111:PLL时钟2分频后输出。
*/
/* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;
清零了PLLON,HSEBYP,HSERDY这3位。
 /* Reset HSEBYP bit */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;
清零了HSEBYP位 ///???为什么不一次写??
       HSEBYP:外部高速时钟旁路,在调试模式下由软件置’1’或清零来旁路外部晶体振荡器。只有在外部4-25MHz振荡器关闭的情况下,才能写入该位。
0:外部4-25MHz振荡器没有旁路;
1:外部4-25MHz外部晶体振荡器被旁路。
所以要先清HSEON位,再清该位。
 
/* Reset PLLSRC, PLLXTPRE, PLLMUL and USBPRE/OTGFSPRE bits */
  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xFF80FFFF;
清零了:USBPRE,PLLMUL,PLLXTPR,PLLSRC共7位
 /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
  RCC->CIR = 0x009F0000;
////这个暂不解读
SetSysClock();
跟踪进入该函数,可见一连串的条件编译:
 

单步运行,执行的是:
#elif defined SYSCLK_FREQ_72MHz
  SetSysClockTo72();
为何执行该行呢,找到SYSCLK_PREQ_**的相关定义,如下图所示。
 

       这样就得到了我们所要的一个结论:如果要更改系统工作频率,只需要在这里更改就可以了。
    可以继续跟踪进入这个函数来观察如何将工作频率设定为72MHz的。
static void SetSysClockTo72(void)
{
  __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;
 
  /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/   
  /* Enable HSE */   
  RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);
 //开启HSE
  /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */
  do
  {
    HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
    StartUpCounter++; 
  } while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSEStartUp_TimeOut));
//等待HSE确实可用,这有个标志,即RCC_CR寄存器中的HSERDY位(bit 17),这个等待不会无限长,有个超时策略,即每循环一次计数器加1,如果计数的次数超过HSEStartUp_TimeOut,就退出循环,而这个HSEStartUp_TimeOut在stm32f10x.h中定义,
#define HSEStartUp_TimeOut   ((uint16_t)0x0500) /*!< Time out for HSE start up */
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
  {
    HSEStatus = (uint32_t)0x01;
  }
  else
  {
    HSEStatus = (uint32_t)0x00;
  } 
///再次判断HSERDY标志位,并据此给HSEStatus变量赋值。
  if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
  {
    /* Enable Prefetch Buffer */
    FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;
 
    /* Flash 2 wait state */
    FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
    FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_2;   
 
 
    /* HCLK = SYSCLK */
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
   //找到定义: #define  RCC_CFGR_HPRE_DIV1                  ((uint32_t)0x00000000)        /*!< SYSCLK not divided */ 
 
    /* PCLK2 = HCLK */
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;
  //找到定义:#define  RCC_CFGR_PPRE2_DIV1                 ((uint32_t)0x00000000)        /*!< HCLK not divided */
 
    /* PCLK1 = HCLK */
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;
//找到定义:#define  RCC_CFGR_PPRE1_DIV2                 ((uint32_t)0x00000400)        /*!< HCLK divided by 2 */
 
#ifdef STM32F10X_CL
    ……
  #else   
    /*  PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */
    RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
                                        RCC_CFGR_PLLMULL));
    RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL9);
#endif /* STM32F10X_CL */
//以上是设定PLL的倍频系数为9,也就是说,这个72M是在外部晶振为8M时得到的。
    /* Enable PLL */
    RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
 
    /* Wait till PLL is ready */
    while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)
    {
    }
        /* Select PLL as system clock source */
    RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;   
    /* Wait till PLL is used as system clock source */
    while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08)
    {
    }
  }
  else
  { /* If HSE fails to start-up, the application will have wrong clock
         configuration. User can add here some code to deal with this error */   
    /* Go to infinite loop */
    while (1)
    {
    }
  }
}
至此,我们可以归纳几条:
(1)       时钟源有3个
(2)       开机时默认是HSI起作用,可以配置为所要求的任意一个时钟
(3)       配置时必须按一定的顺序来打开或都关闭一些位,并且各时钟起作用有一定的时间,因此要利用芯片内部的标志位来判断是否可以执行下一步。
(4)       如果外部时钟、PLL输出失效,系统可以自动回复到HSI(开启时钟安全系统)
(5)       HSI的频率准确度可以达到+/- 1%,如果有必要时,还可以用程序来调整这个频率,可调的范围大致在200KHz左右。
最后让我们来感受一下劳动的果实吧--试着改改频率看有何反应。
为查看更改后的效果,先记录更改前的数据。将调试切换到仿真,在第一条:
Delay(0xAFFFF);
指令执行前后,分别记录下Status和Sec
Status:2507      3606995
Sec:0.00022749   0.05028982
将振荡频率更改为36MHz,即
...
 #define SYSCLK_FREQ_36MHz  36000000   //去掉该行的注释
/* #define SYSCLK_FREQ_48MHz  48000000 */
/* #define SYSCLK_FREQ_56MHz  56000000 */
/*#define SYSCLK_FREQ_72MHz  72000000*/  //将该行加上注释
再次运行,结果如下:
Status:2506      3606994
Sec:0.00008478   0.10036276
    基本上是延时时间长了一倍。改成硬件仿真,将代码写入板子,可以看到LED闪烁的频率明显变慢了。