普冉PY32系列(四) PY32F002A/003/030的時鐘設置

来源:https://www.cnblogs.com/milton/archive/2023/02/11/17111286.html
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PY32F002A, PY32F003, PY32F030 三個系列硬體相同, 下麵以 PY32F030的時鐘樹結構為例說明 內部時鐘有32KHz和24MHz(從代碼上看其實是8MHz),外部時鐘是直接接入, PLL只有2倍. 使用外置晶振時如果要達到標稱的48MHz, 晶振頻率就必須用24MHz,... ...


目錄

PY32F030 的系統時鐘

PY32F002A, PY32F003, PY32F030 三個系列硬體相同, 代碼通用. 下麵以 PY32F030的時鐘樹結構為例說明

從圖中可以看到內部時鐘有32KHz和24MHz(從代碼上看其實是8MHz),外部時鐘是直接接入, PLL只有2倍(按PY32F072的PLL寄存器試過, 寫入無效, 因此沒法做再高的倍頻了).

使用外置晶振時如果要達到標稱的48MHz, 晶振頻率就必須用24MHz, 而不是常見的8MHz了. 在示例代碼中有備註在PLL啟用時, 外置晶振的頻率需要大於12MHz, 因此外部晶振的頻率可以選擇的是12MHz - 24MHz, 更低的頻率應該也行就是不能上PLL.

系統時鐘和DMA時鐘都是通過 AHB 分頻, 其它的外設通過 APB 再次分頻.

時鐘設置代碼

以下區分HAL和LL外設庫, 對內置高速振蕩源和外置高速晶振分別說明

使用內置高速振蕩源

內部高速時鐘頻率為24MHz, 可選的頻率有4MHz, 8MHz, 16MHz, 22.12MHz 和 24MHz, 這些是通過寄存器還原出廠校準的RC值設置達到的. 可以通過調整這些值調節頻率.

使用HAL外設庫, 24MHz

首先是在 py32f0xx_hal_conf.h 中設置 HSI_VALUE, 預設是8MHz, 這個不需要改

#if !defined  (HSI_VALUE) 
  #define HSI_VALUE              ((uint32_t)8000000)     /*!< Value of the Internal oscillator in Hz */
#endif /* HSI_VALUE */

然後在代碼中

static void APP_SystemClockConfig(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  // 設置振蕩源類型
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE
                                    | RCC_OSCILLATORTYPE_HSI
                                    | RCC_OSCILLATORTYPE_LSE
                                    | RCC_OSCILLATORTYPE_LSI;
  // 開啟內部高速時鐘
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  // 設置內部高速時鐘頻率為24MHz
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_24MHz;
  // 內部高速時鐘不分頻, 分頻繫數可以設置為 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128
  RCC_OscInitStruct.HSIDiv = RCC_HSI_DIV1;
  // 關閉其它時鐘: 外置高速, 內置低速, 外置低速
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_OFF;
  RCC_OscInitStruct.LSIState = RCC_LSI_OFF;
  RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_OFF;
  // 關閉PLL
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_OFF;
  // 應用設置
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }
  // 修改時鐘後, 重新初始化 AHB,APB 時鐘
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK
                                | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                                | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1;
  // 設置 SYSCLK 時鐘源為內部高速時鐘
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
  // AHB 不分頻
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  // APB 不分頻
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  // 啟用設置, flash等待時間為0
  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }
}

對於flash的等待時間, 普冉的示例代碼中的建議是 小於等於24MHz的使用0, 大於24MHz的使用不到

   * -- clock <= 24MHz: FLASH_LATENCY_0
   * -- clock > 24MHz:  FLASH_LATENCY_1

使用LL外設庫, 24MHz

static void APP_SystemClockConfig(void)
{
  // 啟用內部高速振蕩源
  LL_RCC_HSI_Enable();
  // 校準為 24MHz
  LL_RCC_HSI_SetCalibFreq(LL_RCC_HSICALIBRATION_24MHz);
  // 等待穩定標誌位
  while(LL_RCC_HSI_IsReady() != 1);
  // 設置 AHB 不分頻
  LL_RCC_SetAHBPrescaler(LL_RCC_SYSCLK_DIV_1);
  // 設置系統時鐘源為內部高速時鐘
  LL_RCC_SetSysClkSource(LL_RCC_SYS_CLKSOURCE_HSISYS);
  // 等待設置完成
  while(LL_RCC_GetSysClkSource() != LL_RCC_SYS_CLKSOURCE_STATUS_HSISYS);
  // 設置flash等待時間
  LL_FLASH_SetLatency(LL_FLASH_LATENCY_0);
  // 設置APB 不分頻
  LL_RCC_SetAPB1Prescaler(LL_RCC_APB1_DIV_1);
  /* 更新全局變數 SystemCoreClock(或者通過函數 SystemCoreClockUpdate) */
  LL_SetSystemCoreClock(24000000);
  /* 更新 SysTick 的時鐘源設置, 頻率為24MHz */
  LL_InitTick(24000000, 1000U);
}

使用內置晶振帶PLL

PLL帶2倍頻, 可以將24MHz的內置/外置頻率翻倍成48MHz. 手冊上 PY32F030的最高工作頻率. 實際上 PY32F002A 和 PY32F003 工作在這個頻率上也毫無問題.

使用HAL外設庫, 48MHz

首先在 py32f0xx_hal_conf.h 中設置 HSI_VALUE, 預設是8MHz 不需要改

#if !defined  (HSI_VALUE) 
  #define HSI_VALUE              ((uint32_t)8000000)     /*!< Value of the Internal oscillator in Hz */
#endif /* HSI_VALUE */

然後在代碼中

static void APP_SystemClockConfig(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE
                                    | RCC_OSCILLATORTYPE_HSI
                                    | RCC_OSCILLATORTYPE_LSE
                                    | RCC_OSCILLATORTYPE_LSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;                            /* HSI ON */
  RCC_OscInitStruct.HSIDiv = RCC_HSI_DIV1;                            /* No division */
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_16MHz;   /* HSI =16MHz */
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_OFF;                           /* OFF */
  RCC_OscInitStruct.HSEFreq = RCC_HSE_16_32MHz;
  RCC_OscInitStruct.LSIState = RCC_LSI_OFF;                           /* OFF */
  RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_OFF;                           /* OFF */
  // 以上部分和使用HSI作為時鐘源是一樣的, 以下是PLL相關的設置, 首先是開啟PLL
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  // 將PLL時鐘源設置為內部高速, HSI頻率需要高於12MHz
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
  // 應用設置
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }
  // 設置系統時鐘
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1;
  // 設置PLL為系統時鐘源
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  // AHB 不分頻
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  // APB 不分頻
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  // 應用設置
  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_1) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }
}

使用LL外設庫, 48MHz

LL外設庫的PLL設置比較簡潔

static void APP_SystemClockConfig(void)
{
  LL_UTILS_ClkInitTypeDef UTILS_ClkInitStruct;
  // 啟用內部高速
  LL_RCC_HSI_Enable();
  // 設置為24MHz, 這裡可以微調頻率, 值越大頻率越快
  LL_RCC_HSI_SetCalibFreq(LL_RCC_HSICALIBRATION_24MHz + 15);
  // 等待穩定
  while (LL_RCC_HSI_IsReady() != 1);
  // AHB 不分頻
  UTILS_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = LL_RCC_SYSCLK_DIV_1;
  // APB 不分頻
  UTILS_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = LL_RCC_APB1_DIV_1;
  // 設置系統時鐘源為PLL+HSI, 註意這個方法名 
  LL_PLL_ConfigSystemClock_HSI(&UTILS_ClkInitStruct);
  // 更新 SysTick的設置
  LL_InitTick(48000000, 1000U);
}

使用外部晶振

不開PLL時, 外部晶振支持的最大頻率為32MHz. 用32MHz的晶振測試過沒問題. 以下代碼基於24MHz的外部晶振, 如果使用其它頻率的晶振要對應調整.

使用HAL外設庫, 24MHz

首先是在 py32f0xx_hal_conf.h 中設置 HSE_VALUE, 使用的是24MHz的晶振, 這裡設置為 24000000

#if !defined  (HSE_VALUE) 
  #define HSE_VALUE              ((uint32_t)24000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
#endif /* HSE_VALUE */

然後在代碼中

static void APP_SystemClockConfig(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  // 啟用外部高速晶振
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  // 頻率範圍為 16-32MHz
  RCC_OscInitStruct.HSEFreq = RCC_HSE_16_32MHz;
  // 應用設置
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }

  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1;
  // 設置時鐘源為外部高速晶振
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSE;
  // AHB 和 APB 都不分頻
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  /* 
   * Re-initialize RCC clock
   * -- clock <= 24MHz: FLASH_LATENCY_0
   * -- clock > 24MHz:  FLASH_LATENCY_1
   */
  // 應用設置
  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }
}

使用LL外設庫, 24MHz

static void APP_SystemClockConfig(void)
{
  // 啟用外部高速晶振
  LL_RCC_HSE_Enable();
  // 設置頻率範圍為 16 - 32MHz
  LL_RCC_HSE_SetFreqRegion(LL_RCC_HSE_16_32MHz);
  // 等待穩定
  while(LL_RCC_HSE_IsReady() != 1);
  // 設置 AHB 為不分頻
  LL_RCC_SetAHBPrescaler(LL_RCC_SYSCLK_DIV_1);
  // 設置系統時鐘源為外部高速晶振
  LL_RCC_SetSysClkSource(LL_RCC_SYS_CLKSOURCE_HSE);
  // 等待穩定
  while(LL_RCC_GetSysClkSource() != LL_RCC_SYS_CLKSOURCE_STATUS_HSE);
  // 設置 APB 不分頻
  LL_RCC_SetAPB1Prescaler(LL_RCC_APB1_DIV_1);
  // 更新系統時鐘值
  /* Update global SystemCoreClock(or through SystemCoreClockUpdate function) */
  LL_SetSystemCoreClock(HSE_VALUE);
  // 更新 SysTick
  /* Re-init frequency of SysTick source */
  LL_InitTick(HSE_VALUE, 1000U);
}

使用外部晶振帶PLL

開啟PLL後, 外部晶振支持的最大頻率為24MHz, 倍頻後為48MHz.

使用HAL外設庫, 48MHz

首先是在 py32f0xx_hal_conf.h 中設置 HSE_VALUE, 使用的是24MHz的晶振, 這裡設置為 24000000

#if !defined  (HSE_VALUE) 
  #define HSE_VALUE              ((uint32_t)24000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
#endif /* HSE_VALUE */

然後在代碼中

static void APP_SystemClockConfig(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;                            /* Turn on HSE */
  RCC_OscInitStruct.HSEFreq = RCC_HSE_16_32MHz;                       /* HSE frequency range */
  // 開啟 PLL
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  // 設置 PLL 時鐘源為外部高速晶振
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  // 應用設置
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }

  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1;
  // 設置系統時鐘源為PLL
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  // AHB和APB都不分頻
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;                  /* APH no division */
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;                   /* APB no division */
  /* 
   * Re-initialize RCC clock
   * -- clock <= 24MHz: FLASH_LATENCY_0
   * -- clock > 24MHz:  FLASH_LATENCY_1
   */
  // 應用設置
  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_1) != HAL_OK)
  {
    APP_ErrorHandler();
  }
}

使用LL外設庫, 48MHz

static void APP_SystemClockConfig(void)
{
  LL_UTILS_ClkInitTypeDef UTILS_ClkInitStruct;
  // 啟用外部高速晶振
  LL_RCC_HSE_Enable();
  // 設置頻率範圍
  LL_RCC_HSE_SetFreqRegion(LL_RCC_HSE_16_32MHz);
  // 等待穩定
  while(LL_RCC_HSE_IsReady() != 1);

  // 設置 AHB 不分頻, APB 不分頻
  UTILS_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = LL_RCC_SYSCLK_DIV_1;
  UTILS_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = LL_RCC_APB1_DIV_1;
  // 設置系統時鐘源為外部高速晶振, 關閉 BYPASS (BYPASS開啟後外部時鐘源將會通過 PF0 輸入到晶元內部，PF1 作為 GPIO 使用)
  LL_PLL_ConfigSystemClock_HSE(24000000U, LL_UTILS_HSEBYPASS_OFF, &UTILS_ClkInitStruct);

  /* Re-init frequency of SysTick source, reload = freq/ticks = 48000000/1000 = 48000 */
  // 更新 SysTick
  LL_InitTick(48000000, 1000U);
}

示例代碼

上面的代碼已經放到倉庫

最後

PY32F002A/003/030的內置高速時鐘精度一般, 出廠預設校準值對應的時鐘基本上每秒都會偏慢10到15個毫秒, 如果把手按上去讓晶元升溫, 能看到間隔明顯變小. 也許這些晶元出廠校準的環境溫度較高, 而我測試的正好在冬天溫度偏低. 如果需要較高精度的, 建議使用外置晶振.


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