当前位置：首页 > java >正文

【STM32实践篇】：F407 时钟系统

java 2025/7/14 11:13:04

文章目录

1. 时钟与启动
2. CubeMX 时钟树
- 2.1 时钟源
- 2.2 PLL 锁相环
- 2.3 时钟分发与选择
- 2.4 频率限制

在这里插入图片描述

1. 时钟与启动

复位默认时钟：系统复位后，CPU 时钟默认由 16MHz 内部 RC 振荡器（HSI）提供，该 RC 振荡器经工厂校准，确保在全温度范围（-40℃~125℃等工业级场景）内，频率精度维持在 1% 以内。
系统时钟源切换：可以手动选择系统时钟源，支持两种路径：
- 内部 HSI：16MHz RC。
- 外部 HSE：4~26MHz 外部时钟源（晶体/陶瓷谐振器或时钟信号）。
- - SW：系统时钟选择器，选择 SYSCLK的来源。
  - PLLCLK：锁相环输出时钟，通过倍频技术，将 HSI/HSE 输入时钟放大至高频，F407 最高 168MHz。
时钟故障监测：持续监测外部时钟 HSE 运行状态，若检测到失效，硬件自动切回内部 RC 振荡器，同时可触发软件中断。
PLL 倍频：来自HSI/HSE的原始时钟信号，经过/M分频器（分频系数M=2–63）降低输入频率至VCO可接受范围，VCO×N倍频器输出高频信号到分频器，转化为多路可用时钟：/P–系统主时钟分频器输出SYSCLK，/Q–高速外设时钟分频器输出严格48MHz。
AHB - APB 分层总线架构：通过预分频器（Prescalers）灵活配置总线时钟：
- AHB 高速系统总线，连接 CPU、内存（SRAM/Flash）、高性能外设（如 DMA、ETH 以太网），最大频率 168MHz。
- APB 外设总线，进一步分为：
  - APB2（高速域）：连接对时钟速率敏感的外设（如 ADC、高级定时器 TIM1/TIM8），最大频率 84MHz。
  - APB1（低速域）：连接低功耗 / 低速外设（如 UART、I2C、基础定时器 TIM2 - TIM7），最大频率 42MHz。
PLLI2S：专为 I²S 音频接口设计，通过精准倍频 / 分频，生成稳定的 I²S 主时钟（I²S Master Clock），覆盖 8kHz~192kHz 标准音频采样频率。

2. CubeMX 时钟树

2.1 时钟源

在这里插入图片描述

LSE (Low-Speed External)：外部低速晶振 32.768KHz，为 RTC 实时时钟提供精准计时。
LSI (Low-Speed Internal)：内部低速 RC 振荡器，给独立看门狗 IWDG 提供独立可靠的时钟，或作为低功耗下的备用 RTC 时钟。

在这里插入图片描述

HSE (High-Speed External)：外部高速晶振，支持 4-26MHz 范围，作为系统时钟SYSCLK 和 PLL 的来源，或者供某些高速外设使用。
HSI (High-Speed Internal)：内部高速 RC 振荡器16MHz，当HSE失效作为备用源，可以输入到PLL，系统启动时默认先使用HSI。

2.2 PLL 锁相环

在这里插入图片描述

HSE/HSI --> PLL Source Mux选择 --> M分频器 --> N倍频器 --> P分频器 --> 主PLL输出 PLLCLK。
Q分频器给USB，SDIO，RNG 等外设提供 48MHz 时钟。
PLLI2S 为音频接口 I2S 提供专用时钟。

2.3 时钟分发与选择

在这里插入图片描述

System Clock Mux 决定了 SYSCLK 系统主时钟的来源：HSI，HSE，PLLCLK。
SYSCLK 直接输入到 AHB Prescaler 可以被分频（可选择的分频系数为1，2，4，8，16，32，64，128，256，512）得到 HCLK，HCLK最高168MHz。
APB1 Prescaler（分频因子可以选择1，2，4，8，16）供低速外设使用，最高42MHz；APB2 Prescaler（分频因子可以选择1，2，4，8，16）供高速外设使用，最高84MHz。