【有那么點詳細的CW32學習筆記】看手冊配置時鐘樹

本章針對CW32F030C8T6的時鐘樹進行詳細解析，續(xù)第一章啟動文件的相關(guān)講解。

上一章講到，單片機的啟動文件會使用單片機內(nèi)部的RC振蕩器作為單片機的啟動時鐘，并且該時鐘頻率被設(shè)置為48MHz。但講解有疏漏，根據(jù)編程手冊的描述，該48MHz僅為HSI頻率，而非輸送到時鐘總線上的頻率，在進入時鐘總線之前，該時鐘會被分頻（也就是降低頻率），在不進行任何配置的情況下，這個48M的信號會被6分頻。

這個圖包含很多信息，但是圖中的彩色字信息并非全部來自此圖，更多的信息需要結(jié)合代碼和寄存器描述來獲得：

1.HSI被配置為48M是通過啟動文件中的SystemInit函數(shù)得知的。

2.系統(tǒng)選擇HSI作為啟動時鐘是通過編程手冊“時鐘與復(fù)位”一章得知的。

3.HSI之后的預(yù)分頻器被設(shè)置為6分頻，是通過查看指示該分頻器的寄存器得知的。

下面以信息3為例，講解如何查看此圖中的相關(guān)寄存器：

在經(jīng)過SYSCTRL_CR0.SYSCLK寄存器選擇之后，系統(tǒng)時鐘SysClk會在經(jīng)過分頻后送入內(nèi)核與各個外設(shè)，這一信息流程圖與粉色箭頭已經(jīng)清晰展示。

在手寫箭頭指向的方框中，有1、...、16的字樣，表示該預(yù)分頻器可以進行這些倍數(shù)的分頻。所謂分頻比如48M，6分頻，其分頻結(jié)果就是48M/6 = 8M，2分頻就是24M，簡單的除法。

方框下方是該分頻器對應(yīng)的控制寄存器，寄存器的名字并不一定完全叫這個，但是這個名字可以很容易就被理解為預(yù)分頻器控制相關(guān)的寄存器，該寄存器名字拆解版本是：SYS（系統(tǒng)）CTRL（控制）HSI.DIV（分頻），這套命名系統(tǒng)是通用的，即使使用的是別的單片機，也可以根據(jù)這套命名規(guī)則快速確認寄存器的功能。

通過查看編程手冊時鐘與復(fù)位章節(jié)的寄存器描述，此寄存器DIV位的值默認為6。而HSI頻率的設(shè)置則是該寄存[10:0]位的TRIM位決定的。

只需要沿著紫色箭頭的方向配置相關(guān)的寄存器，單片機就能夠正常啟動，但這一步并不需要開發(fā)者親自去做，芯片廠家提供的啟動文件和庫可以自動完成這一步。但不論怎么說RC振蕩器的精度有限，且8M的速度放在48MHz主頻的內(nèi)核上也確實不夠看，因此大部分時候，都需要使用外部晶振提供的時鐘，通過鎖相環(huán)倍頻之后達到48M，最后通過時鐘線送入內(nèi)核和外設(shè)。下面講解怎么配置才能得到48MHz的高精度高速時鐘信號：

首先，電路板上需要有一個在范圍內(nèi)的晶體，晶體的兩個引腳需要在外圍電路的配合下連接到單片機的晶體輸入引腳，同時IO需要工作在正確的工作模式。

硬件部分準備完成了，接下來就是配置HSE和PLL相關(guān)的寄存器了。下面是相關(guān)的配置代碼：

首先需要打開HSE功能，允許單片機接收HSE提供的震蕩信號。

然后配置PLL的分頻系數(shù)，這將決定鎖相環(huán)的輸出頻率，此處設(shè)置為1分頻，也就是不分頻。

使能PLL功能，并告知用到的時鐘源、時鐘頻率、倍頻系數(shù)，這對應(yīng)三個入口參數(shù)。

將flash的等待周期設(shè)置為3個時鐘周期，部分單片機需要進行這一步操作，原因會在后面細說。

進行時鐘切換，按照注釋完成準備工作之后即可切換。

先查看HSE使能函數(shù)：

僅展示主體部分，函數(shù)注釋未列出，但CW32的時鐘配置庫函數(shù)注釋相對來說很詳細，推薦配置都寫在函數(shù)注釋里面，不懂得寄存器配置的小伙伴可以直接根據(jù)推薦進行配置，如果有更深入的需求，直接查看芯片手冊對應(yīng)的寄存器描述即可。后續(xù)的參數(shù)配置直接根據(jù)注釋進行推薦配置即可，在PLL與HSE相關(guān)的寄存器配置完成之后，48M的時鐘信號就已經(jīng)產(chǎn)生了，只不過系統(tǒng)的時鐘源還不是這個（記得那個梯形的選擇器嗎？），下一步就是切換時鐘源，讓系統(tǒng)工作在48M的頻率下。切換時鐘？我知道你很急，但是先別急，雖然一般情況下確實可以直接切換了，但是CW32有個需要注意的地方，那就是flash的配置。

為什么CW32需要進行flash配置之后才能切換時鐘源？

我們都知道，寫的程序都存儲在flash中，等到需要執(zhí)行程序的時候，CPU會和flash進行通信，取出flash中的指令然后執(zhí)行。問題來了，既然程序需要通過某種通信方式傳輸?shù)紺PU，那這個通信傳輸?shù)乃俣纫欢ㄓ袀€上限，這個上限就是flash的讀寫速度上限，當flash的實際讀寫速度與其允許的讀寫速度不匹配時，flash與CPU之間的通信就會出現(xiàn)問題，之后就可以理解為CPU有高速取指令需求，但是flash無法在這個速度下跟上CPU的請求速度，這個通信就斷了，程序就不動了。因此我們需要設(shè)置flash，讓他多等幾個時鐘周期再響應(yīng)，這樣flash就能適應(yīng)更高頻率的讀取請求，并且在此程序的配置中，需要使能預(yù)取指令和緩存功能，這兩個功能可以讓flash與CPU更好地配合以實現(xiàn)單片機的高速運行。障礙都解決了，接下來真的只需要切換時鐘即可。對比部分：這一部分會列出stm32f103c8t6單片機的標準庫上電時鐘設(shè)置代碼進行對比。

這里的條件編譯，我選擇最后一條，如果需要上電設(shè)置為別的頻率，只需要在同一個文件中把宏定義注釋取消即可。

下面列出設(shè)置時鐘到72M函數(shù)的一部分，此函數(shù)與CW32的時鐘初始化順序幾乎是一模一樣，首先需要將HSE使能并等待時鐘穩(wěn)定，之后設(shè)置PLL的參數(shù)，配置flash為2個等待周期，再使能PLL輸出，等待PLL時鐘穩(wěn)定再切換時鐘。

可以看出，即使是不同的芯片，他們在大部分地方的操作也是一樣的，只是一些細節(jié)上有些許不同。

總結(jié)：

1.本章簡單展示了如何查找手冊來配置寄存器，且再次強調(diào)庫函數(shù)的本質(zhì)就是操作寄存器。

2.單片機都會有一個時鐘樹，時鐘樹的圖可以在編程手冊（不是數(shù)據(jù)表和內(nèi)核手冊）中找到。

3.部分單片機想要工作在高工作頻率下，需要設(shè)置flash等待時間并打開緩存和預(yù)取指令使能。

審核編輯 黃宇