从寄存器层面重学STM32（2）——RCC和时钟树

一、前言

RCC 全称：Reset and Clock Control 复位和时钟控制器

时钟是所有外设和STM32运行的心跳，没有时钟给出一个一个精准的脉搏，各个外设就无法和CPU或者其他外设通信。这一节就重点理解时钟树相关知识。

二、RCC（复位与时钟控制）

主要看看寄存器。

时钟控制寄存器(RCC_CR)

顾名思义，主要是负责控制时钟寄存器的控制的，比如是否启动PLL锁相环，锁相环是否锁定，选用哪个时钟源、是否启动CSS时钟安全系统等等，这些都是比较深入的知识，我们只需要知道有这个寄存器就行，可能就只会接触到PLL的那几位，寄存器配置图如下

时钟配置寄存器（RCC_CFGR）

这个就是配置时钟的参数，比如PLL倍频系数，HSI和HSE等的时钟频率是多少，分频系数是多少，和时钟最终频率值相关的寄存器。为了不占用篇幅就只截取我觉得有用的配置信息了

时钟中断寄存器 (RCC_CIR)

RCC_CIR 是 RCC 时钟中断寄存器，包含各个振荡器、PLL 就绪中断的使能位、中断标志和标志清除位；支持 HSE 故障 CSS 安全中断，作用是把时钟就绪事件从轮询改成中断通知，适合异步时钟切换和时钟故障保护。我没用过，还不清楚怎么使用

APB2外设复位寄存器 (RCC_APB2RSTR)

RCC_APB2RSTR 是 APB2 外设软件复位寄存器，对应位置 1 复位外设、清零释放复位；APB2 上 GPIO、USART1、SPI1、TIM1、AFIO 等在这里复位。

什么时候用它？

1. 初始化外设的时候，先复位一遍，避免上次残留寄存器配置影响
2. 运行过程中外设卡死，软件复位救一下（软件看门狗之外的一种手段）
3. 写驱动、裸机寄存器版本，规范初始化流程必须带上

写1就是复位，写0就是无作用。标准操作流程：先写 1 复位 → 再写 0 释放复位

APB1外设复位寄存器 (RCC_APB1RSTR）

有2就有1，和APB2外设复位寄存器同理，复位寄存器用。

AHB外设时钟使能寄存器 (RCC_AHBENR)

给挂在 AHB 总线上的外设打开时钟（给心跳），1使能外设，0失能外设。

RCC_AHBENR → AHB 总线外设时钟

位定义（F1 最常用）

• bit0：DMA1EN — DMA1 时钟使能
• bit1：DMA2EN — DMA2 时钟使能（大容量才有）
• bit2：SRAMEN — SRAM 时钟（一般不用开，默认开启）
• bit3：FLITFEN — FLASH 闪存接口时钟
• bit4：CRCEN — CRC 校验模块时钟
• bit6：FSMCEN — 外部存储控制器（外接 SRAM、LCD、NOR Flash 才开）

APB1外设时钟使能寄存器(RCC_APB1ENR)

给挂在 APB1 总线上的外设打开时钟（给心跳），1使能外设，0失能外设。

APB2外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR)

给挂在 APB2总线上的外设打开时钟（给心跳），1使能外设，0失能外设。

备份域控制寄存器(RCC_BDCR)

RCC_BDCR 是备份域控制寄存器，这一块由后备电池VBAT供电，主电源掉电还能继续跑时间。

控制 LSE 晶振、RTC 时钟源选择、RTC 时钟使能、备份域软件复位；属于 VBAT 备份域，普通系统复位不会清零；修改前必须打开 PWR 时钟、置位 PWR_CR 的 DBP 解除写保护；RTCSEL 选定后，只有备份域复位才能重新修改。

控制/状态寄存器(RCC_CSR)

主要管 LSI 内部低速振荡器 + 各种复位标志

位	名字	作用
bit0	LSION	LSI 内部低速 RC 振荡器开启：1 打开
bit1	LSIRDY	LSI 就绪标志（只读）：1 代表稳定
[23:28] 多个标志位	复位标志	记录上一次是因为什么复位
bit31	RMVF	清除所有复位标志位，写 1 清零

三、时钟树结构

下面是在数据手册找到的一张时钟树的结构图，但是我还是更习惯看cubemx时钟树界面的结构图

这个是更方便理解的时钟树结构图。

四、时钟源

1. HSI：高速内部 RC，8MHz内部自带，不用外部元件；精度差；复位默认时钟源
2. HSE：高速外部晶振，常用 8MHz外部晶振，精度高；用来倍频出 72M 系统时钟（常用）
3. LSE：低速外部，32.768K 晶振专门给 RTC 实时时钟
4. LSI：低速内部 RC，约 40K给独立看门狗 IWDG，也可以给 RTC

PLL 锁相环：倍频器！把 HSE/HSI 放大，F1 最高倍频到 72MHz

五、三条总线

外设挂载在 AHB/APB1/APB2 不同总线上，用对应 ENR 寄存器打开时钟；例如GPIO 挂载 APB2 总线，时钟由 APB2ENR 控制。

时钟传递链路

SYSCLK（系统总时钟） → HPRE分频 → HCLK（AHB总线时钟） HCLK → PPRE2分频 → PCLK2（APB2总线时钟） HCLK → PPRE1分频 → PCLK1（APB1总线时钟）

SYSCLK 可以理解成系统的总心跳，经过HPRE分频后传给AHB，AHB经过分频后传给自己的外设

然后 AHB 再把心跳经过PPRE1和PPRE2分频后分别传递给 APB1 和 APB2，这 2 条总线再把时钟分频之后，传给挂载在自己身上的外设，给他们当作心跳

AHB 总线（Advanced High-performance Bus 高级高性能总线）

SYSCLK （系统心跳）先送到 AHB，AHB 再分出 APB2、APB1；不同外设挂在不同总线上，总线最大时钟上限不一样

AHB 是高速主干总线，用来跑大批量数据搬运、存储器，带宽高； AHB 外设很少，我们初学最常碰到的就是 DMA。

挂载的设备有：

• DMA1、DMA2
• FLASH（闪存）、SRAM
• FSMC（外部存储，比如 LCD、SRAM）
• CRC 校验模块
• 内核的 SysTick 滴答定时器、NVIC 内核外设时钟也来自 HCLK

APB2 总线（Advanced Peripheral Bus 2，高速外设总线）

APB2 是高速外设口，放需要高速的外设：GPIO、ADC、SPI1、USART1。

时钟由AHB分频之后获得，挂载的设备有：

• GPIOA/GPIOB/GPIOC/GPIOD/GPIOE
• USART1
• SPI1
• ADC1、ADC2、ADC3
• AFIO（引脚重映射）

APB1 总线（低速外设总线）

时钟由AHB分频获得，最高不能超过36MHz（STM32F1 手册规定），包含的外设有：

• USART2、USART3、UART4、UART5
• SPI2、SPI3
• I2C1、I2C2
• 通用定时器 TIM2~TIM7
• 看门狗、CAN、USB

六、使用每一个外设的第一步：初始化时钟，给它心跳

所有的外设，启动的第一步永远是开启时钟：先开时钟，再配置寄存器！

• AHBENR：DMA
• APB2ENR：GPIO、USART1、SPI1、ADC、AFIO
• APB1ENR：USART2/3、I2C、TIM2~TIM7、CAN

RTC、看门狗：走低速时钟 LSE/LSI，不是 AHB/APB

例 1：GPIOB（APB2）：

// 第一步：开GPIOB时钟 RCC->APB2ENR |= (1UL << 3); // 第二步：再配置GPIO寄存器（CRH、ODR） GPIOB->CRH &= ~(0xFUL << 20); GPIOB->CRH |= (0x8UL << 20); GPIOB->ODR |= (1UL << 13);

例 2：USART1（串口 1，APB2）：

//第一步：开USART1时钟 RCC->APB2ENR |= (1UL << 14); // 之后才配置波特率、控制寄存器等

例 3：DMA1（AHB 总线！注意是 AHBENR）：

//第一步：DMA1时钟，AHB总线，不是APB！ RCC->AHBENR |= (1UL << 0);

七、内核（CPU、NVIC 中断控制器、SCB 系统控制块）的时钟

内核（Cortex‑M3）的时钟就是 SYSCLK，不需要你手动去 “开时钟”，上电启动后由 RCC 负责给它送时钟。

内核心跳 SYSCLK 是【经过 RCC 多路选择器选出来之后的信号】

原始源头是 HSI / HSE / PLLCLK 这三个候选信号，送到一个多路选择开关（MUX）