STM32 时钟配置全攻略——从结构体 RCC_OscInitTypeDef 和 RCC_ClkInitTypeDef入手

🌟 STM32 时钟配置全攻略——从结构体 RCC_OscInitTypeDef 和 RCC_ClkInitTypeDef入手

“给 STM32 配时钟就像调钢琴，调得好它就是贝多芬，调不好就是敲木鱼。” 🎼🔨

在 STM32 开发中，时钟配置至关重要，它影响 MCU 的运行速度和外设的工作效率。如果你的 STM32 代码运行缓慢，或者某些外设无法正常工作，那么十有八九是时钟出了问题！

今天，我们进行一场STM32 时钟系统的深度解析，不仅带你了解 RCC 配置的完整流程，还详细剖析 HAL_RCC_OscConfig 和 HAL_RCC_ClockConfig 这两个关键函数的作用。

✨ 看完这篇文章，你一定能成为 STM32 时钟配置的高手！ 🚀

📌 一、STM32 时钟系统概述

STM32 的时钟系统相当于一个庞大的交通网络，所有外设都需要从某个时钟源获取“动力”来运转。它主要包括：

🎯 1. 时钟源（Oscillator）

STM32 内部有多个时钟源，它们的特点如下：

👉 这些时钟源可以直接使用，也可以经过 PLL 进行放大！ 🔄

🔄 2. PLL（相位锁环）

STM32 内置的 PLL（Phase Locked Loop） 允许对时钟进行倍频或分频，比如：

✅ HSE = 8MHz，可以用 PLL 放大到 168MHz，作为 CPU 主频！
✅ HSI = 16MHz，可以用 PLL 倍频到 48MHz，用于 USB 通信！

所以，高主频 STM32（72MHz、168MHz）基本都依赖 PLL！ 🎯

🏗 3. 系统时钟（SYSCLK）与总线时钟

系统时钟（SYSCLK）决定了 MCU 的运行速度，而总线时钟决定了外设的速度。

SYSCLK → AHB (HCLK) → APB1 (PCLK1) → 低速外设 (UART2/3, I2C, SPI2/3)  
                 ↓  
                 APB2 (PCLK2) → 高速外设 (UART1, SPI1, ADC)

👉 掌握这些时钟后，我们就可以进行配置了！ 🎯

🛠 二、STM32 时钟配置的完整流程

STM32 的时钟配置通常分为 两大步骤：

✅ 配置时钟源（Oscillator） → HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
✅ 配置时钟分配（Clock） → HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY);

这两个函数至关重要，我们逐个解析！

三、 结构体 RCC_OscInitTypeDef 和 RCC_ClkInitTypeDef介绍

📌 RCC_OscInitTypeDef 结构体

该结构体用于配置 STM32 的时钟源（Oscillator），即 MCU 运行所需的基础时钟。
它主要包含 HSE（外部高速晶振）、HSI（内部高速振荡器）、LSE（外部低速晶振）、LSI（内部低速振荡器）以及 PLL（相位锁环）的相关参数。

typedef struct
{
  uint32_t OscillatorType;       // 选择要配置的振荡器（HSE、HSI、LSE、LSI）
  uint32_t HSEState;             // HSE（外部高速晶振）的状态（开启、关闭、旁路）
  uint32_t LSEState;             // LSE（外部低速晶振）的状态（开启、关闭、旁路）
  uint32_t HSIState;             // HSI（内部高速振荡器）的状态（开启、关闭）
  uint32_t HSICalibrationValue;  // HSI 校准值（用于调整 HSI 的精度）
  uint32_t LSIState;             // LSI（内部低速振荡器）的状态（开启、关闭）
  RCC_PLLInitTypeDef PLL;        // PLL（相位锁环）相关配置
} RCC_OscInitTypeDef;

🔹 结构体成员解析

📌 RCC_ClkInitTypeDef 结构体

该结构体用于配置系统时钟（System Clock）及其在不同总线上的分配方式。
它决定了主时钟来源以及 AHB 和 APB 总线的时钟分频情况。

typedef struct
{
  uint32_t ClockType;      // 需要配置的时钟类型
  uint32_t SYSCLKSource;   // 选择系统时钟源
  uint32_t AHBCLKDivider;  // AHB 总线时钟分频
  uint32_t APB1CLKDivider; // APB1 总线时钟分频
  uint32_t APB2CLKDivider; // APB2 总线时钟分频
} RCC_ClkInitTypeDef;

🔹 结构体成员解析

🔧 四、HAL_RCC_OscConfig() —— 选择时钟源

HAL_RCC_OscConfig() 用于选择 MCU 运行的时钟源，并配置 PLL。

下列结构体配置中的参数是基于上述时钟树图，具体数字大家可以反复比对一下，细细理解其中每个参数的含义，加深对配置过程的理解。

🔹 1. 结构体 RCC_OscInitTypeDef

RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; // 选择 HSE
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; // 开启 HSE
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; // 开启 PLL
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; // 让 PLL 使用 HSE
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 8; // 8 分频
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 336; // 336 倍频
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = 2; // 2 分频，最终得到 168MHz
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) {
    Error_Handler(); // 错误处理
}

🔹 理解关键参数

这样，我们就成功将 系统主频调整到了 168MHz！ 🚀

⚙ 五、HAL_RCC_ClockConfig() —— 分配时钟

HAL_RCC_ClockConfig() 用于将主时钟分配给 AHB、APB 总线。

🔹 1. 结构体 RCC_ClkInitTypeDef

RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_HCLK |
                              RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; // 选择 PLL
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; // AHB 不分频
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4; // APB1 4 分频
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; // APB2 2 分频
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
}

🔹 理解关键参数

✨ 这样，我们的 STM32 就能跑得飞快！ 🚀

🎯 六、总结

✅ HAL_RCC_OscConfig() 选择 HSE 并开启 PLL，设定 168MHz 时钟。
✅ HAL_RCC_ClockConfig() 设定 AHB = 168MHz，APB1 = 42MHz，APB2 = 84MHz。
✅ 所有外设正常运行，STM32 高速运转！ 🎉

作者：@陽光總在風雨後