4. STM32. Програмування STM32F103. Тактування

15.08.2016

Тактування - це серце мікроконтролера. Для роботи мікроконтролера серце має битися. Чим вища частота, тим швидше працює мікроконтролер, але і більше споживає енергії. І навпаки, чим менша частота тактування, тим менше споживання енергії та менша швидкість роботи контролера. Те саме стосується периферії. Тактування слід налаштовувати в залежності від поточних задач. У попередніх прикладах ми не займали налаштування тактування і мікроконтролер працював з невідомою нам частотою. Але у подальшому, при роботі з периферією нам прийдеться налаштовувати сам мікроконтролер і певні модулі на роботу на конкретній частоті. Тому ми маємо розібратися з цим питанням.

STM32 має 2 джерела тактування:

HSI — Внутрішній RC-генератор частотою 8 Мгц (для STM32F103). Не потребує ніяких додаткових елементів. Частота може змінюватися (плавати) в залежності від температури.
HSE — Зовнішній кварцовий резонатор від 4 до 16 Мгц. Забезпечує високу стабільність частоти.

Мікроконтролер має модуль PLL, який може множити частоту. Тобто, Ви спочатку обираєте джерело тактування HSI або HSE а потім, налаштовуєте модуль PLL на виході якого з’являється потрібна системна частота (SYSCLK). Якщо нам потрібна максимальна стабільна частота роботи ядра 72 МГц, ми обираємо зовнішній кварц HSE (8 МГц) та вмикаємо PLL з множником 9 (8*9 = 72). Далі ця частота (SYSCLK) через AHB Prescaler подається для тактування периферії. На шляху до конкретної периферії є додаткові дільники частоти APB1, APB2, ADC Prescaler. За допомогою яких налаштовується частота тактування конкретної периферії. Така гнучкість необхідна тому, що деяка периферія потребує або конкретної частоти (наприклад, USB має тактуватися тільки частотою 48МГц), або має ліміт частоти (наприклад АЦП має тактуватися частотою не більше, ніж 12МГц).

Мікроконтролер завжди стартує від внутрішнього RC-генератора (8МГц), а всі зміни тактування виконуються програмно. STM32 може повернутися до тактування з HSI у випадку, якщо обраний раніше HSE з якихось причин "відвалився". Також можна програмно змінювати режими тактування у ході виконання програми. Наприклад, для переходу у режим енергозбереження, тощо. Роздивимось схему тактування з документації до мікроконтролера.

Приклад налаштування тактування на 72МГц. Приклад взятий з файлу RCC_Exp.c


#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
#include "stm32f10x_flash.h"


void SetSysClockTo72(void)
{
    ErrorStatus HSEStartUpStatus;

    /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration -----------------------------*/
    /* Системний RESET RCC (робити не обов`язково але корисно на етапі відладки) */
    RCC_DeInit();

    /* Вмикаємо HSE (зовнішній кварц) */
    RCC_HSEConfig( RCC_HSE_ON);

    /* Чекаємо поки HSE буде готовий */
    HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

    /* Якщо з HSE все гаразд */
    if (HSEStartUpStatus == SUCCESS)
    {
	/* Наступні дві команди стосуються виключно роботи FLASH.
	Якщо ви не збираєтесь використовувати у своїй програмі функцій роботи з Flash,
	FLASH_PrefetchBufferCmd( ) та FLASH_SetLatency( ) можна закоментувати	*/

        /* Вмикаємо Prefetch Buffer */
    	FLASH_PrefetchBufferCmd( FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

        /* FLASH Latency.
	Рекомендовано встановлювати:
		FLASH_Latency_0 - 0 < SYSCLK≤ 24 MHz
		FLASH_Latency_1 - 24 MHz < SYSCLK ≤ 48 MHz
		FLASH_Latency_2 - 48 MHz < SYSCLK ≤ 72 MHz */
        FLASH_SetLatency( FLASH_Latency_2);

        /* HCLK = SYSCLK */ /* Дивись на схемі AHB Prescaler. Частота не ділиться (RCC_SYSCLK_Div1) */
        RCC_HCLKConfig( RCC_SYSCLK_Div1);

        /* PCLK2 = HCLK */ /* Дивись на схемі APB2 Prescaler. Частота не ділиться (RCC_HCLK_Div1)  */
        RCC_PCLK2Config( RCC_HCLK_Div1);

        /* PCLK1 = HCLK/2 */ /* Дивись на схемі APB1 Prescaler. Частота ділиться на 2 (RCC_HCLK_Div2)
        тому що на виході APB1 має бути не більше 36МГц (дивись схему) */
        RCC_PCLK1Config( RCC_HCLK_Div2);

        /* PLLCLK = 8MHz * 9 = 72 MHz */
        /* Вказуємо PLL звідки брати частоту (RCC_PLLSource_HSE_Div1) і на скільки перемножити (RCC_PLLMul_9) */
        /* PLL може брати частоту з кварцу як є (RCC_PLLSource_HSE_Div1) або поділену на 2 (RCC_PLLSource_HSE_Div2). Дивись схему */
        RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);

        /* Вмикаємо PLL */
        RCC_PLLCmd( ENABLE);

        /* Чикаємо поки PLL буде готовий */
        while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
        {
        }

        /* Перемикаємо системне тактування на PLL */
        RCC_SYSCLKConfig( RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

        /* Чекаємо поки переключиться */
        while (RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
        {
        }
    }
    else
    { /* Проблеми з HSE. Тут можна написати свій код, якщо треба щось робити коли мікроконтролер не зміг перейти на роботу зі зовнішнім кварцом */

        /* Поки що тут заглушка - нескінченний цикл */
        while (1)
        {
        }
    }
}

Ви також можете налаштувати переривання і написати свій обробник переривання на випадок, коли HSE відвалюється вже в процесі роботи. Але у цій статті ми не будемо це розглядати, тому що не зможемо змоделювати і перевірити таку ситуацію, не застосовуючи до тестової плати деструктивних методів. Приклад того, як це робиться, Ви можете знайти у файлі RCC_Exp.c

На схемі також є LSI (low-speed internal clock) та LSE (low-speed external clock). Це внутрішній низькочастотний RC-генератор та зовнішній низькочастотний кварцовий резонатор. Як видно, LSI використовується для тактування Watchdog (WDG) і може використовуватися для тактування вбудованого годинника (RTC). А LSE лише для тактування годинника (RTC). Доречі, тактування RTC може бути заведено від HSE. Але у нас на платі є часовий кварц 32768 Гц (LSE), його ми і будемо використовувати за призначенням - для годинника реального часу. Роботу з годинником реального часу (RTC) та Watchdog (WDG) будемо розглядати пізніше.

Також слід зазначити, що мікроконтролер має вихід тактової частоти MCO (Main Clock Output), який при необхідності можна налаштувати для тактування зовнішніх приладів. Робиться це функцією RCC_MCOConfig яка описана у файлі stm32f10x_rcc.h. Її параметри можуть бути такі:

RCC_MCO_NoClock - вимикає MCO
RCC_MCO_SYSCLK - подає SYSCLK на MCO
RCC_MCO_HSI - подає HSI на MCO
RCC_MCO_HSE - подає SYSCLK на MCO
RCC_MCO_PLLCLK_Div2 - подає поділену на 2 частоту PLLCLK

Не забуваємо крім цього налаштувати відповідний вихід порту. У нашому випадку це A8.

Пам`ятка

Споживання мікроконтролера на різних робочих частотах:

Бажаю успіхів!

Дивись також:

STM32

Коментарі:

Сергій говорить:

12.11.2016 19:19

Дивись на схемі AHB2 Prescaler.
Дивись на схемі AHB1 Prescaler.

Нема таких прескалерів ні на схемі ні в дейташиті вцілому.
Маються на увазі APB1 та APB2?

andre говорить:

12.11.2016 19:58

Дякую. Помилку виправив. Так. Малося на увазі APB1 та APB2.

4. STM32. Програмування STM32F103. Тактування

Пам`ятка

Категорії

Недавні записи

Tags

Архіви