主要功能-時鐘 複位 電源

上個章節我們介紹了STM32F103微控制器的内核和存儲器功能，這兩部分屬于單片機的核心功能，接下來我們接着介紹核心功能中的時鐘、複位和電源管理。

STM32單片機是2.0~3.6伏供電，一般認為是3.3伏。與51單片機不同，51單片機是5伏電源。對于STM32來說，如果供電電壓高于這個範圍，則單片機不工作或者工作不穩定。同時I/O接口也是同樣的電壓範圍。這裡需要說明一點，芯片上的部分I/O引腳是可以兼容5伏電壓的，但不是全部引腳都兼容，大家在使用時，需要注意。

再來看一下單片機的複位。單片機第一次上電或斷電再次上電時，都會執行複位操作，另外可以設定電壓值，如果低于這個電壓值會引發複位操作，保證系統工作的穩定。再來看一下時鐘，學過51單片機，大家應該知道單片機的時鐘和我們時分秒的時鐘是不同的。單片機裡的時鐘是給單片機提供基準時鐘脈沖信号的，産生方波信号。單片機裡表示時分秒的時鐘叫做RPC實時時鐘，稍後我們再做詳細介紹。

我們這個圖裡列出了4個時鐘信号，兩個外接晶體振蕩器，晶體振蕩器就是石英晶振，體積大，不能集成在單片機裡面，但是它的溫漂比較小，就是随溫度變化，振動的頻率誤差比較小，因此，它比較準确。HSE（High Speed External）是外部高速晶體振蕩器，叫做外部高速時鐘。LSE（Low Speed External）是外部低速時鐘。為什麼說一個是高速時鐘，一個是低速時鐘呢，HES這裡外接的晶振是4~16MHz，M表示兆也就是10的6次方。LSE外接的是32kHz的晶振，K是千，也就是10的3次方。它們的數量級不同，所以HSE的頻率要比LSE的頻率高很多，頻率越高，速度就越快。所以稱HSE是高速時鐘，LSE是低速時鐘。高速時鐘用于給單片機ARM内核提供系統時鐘，低速時鐘是為了給單片機内部的RTC實時時鐘提供工作頻率。RTC就是我們剛才說的給單片機内部表示時分秒的時鐘，HSE、LSE這兩個都是單片機外接晶體震蕩器所提供的時鐘，它們非常精确，但需要焊接晶振，而針對一些對時鐘要求不敏感的應用，為了降低成本，可以不外接晶振，因此，單片機内部還提供了兩個内部時鐘，使用起來非常方便，但是不太準确。一個是内部高速時鐘HSI（High Speed Internal）,另一個是内部低速時鐘LSI(Low Speed Internal)。

RC振蕩器是由單片機内部的電阻R和電容C組成的振蕩電路，以提供不同頻率的時鐘信号，RC振蕩器的溫漂比較大，因此時鐘不是很準确，根據我們剛才所講内容，外部高速時鐘是給系統時鐘用的，外部低速時鐘是給RTC實時時鐘使用的，因此大家可以想到RC振蕩器産生的内部8MHz高速時鐘是給系統用的，内部RC振蕩器産生的40kHz的低速時鐘是給RTC實時時鐘使用的。

大家可以看到單片機包括兩個外部時鐘，兩個内部時鐘。外部時鐘是由外接的晶體振蕩器産生連續方波，比較準确。内部的時鐘是由RC振蕩器産生連續方波，計時不太準确。兩個高速時鐘為系統所用，兩個低速時鐘，一個為32kHz，一個為40kHz，頻率很接近，是給RTC實時時鐘提供時鐘信号的。

這張是數據手冊中的圖表-時鐘樹。它完全地列出來STM32這個芯片内部各個模塊的時鐘來源以及相關的從屬關系。OSC_OUT、OSC_IN、OSC32_IN、OSC32_OUT是芯片的引腳，用于外接石英晶振的。OSC适用于外接4~16MHz的晶體振蕩器，它屬于外部高速時鐘。OSC32适用于32.768kHz的晶體振蕩器，它是外部低速時鐘。這兩個都是由外部晶體振蕩器産生的時鐘。[8MHz HIS RC]是内部高速時鐘，沒有引腳，由RC振蕩電路産生時鐘信号。【LSE RC 40KHz】是内部低速時鐘。

在這個圖的正中央有一個系統時鐘（SYSCLK）,它的最大頻率是72MHz，它的時鐘信号通過選擇器（SW）可以由PLLCLK提供，也可以HSI、HSE提供。

HIS的信号還可以先經過一個二分頻連接到選擇器（PLLSRC）上，然後經過PLL倍頻器進行倍頻，為系統提供時鐘。PLL是鎖相環電路，可以實現對頻率進行倍頻，8MHz的頻率經過2分頻變成4MHz，如果倍頻倍數選擇為四倍，那麼倍頻後就是16MHz，這是内部高速時鐘。

再來看一下外部高速時鐘，可以直接被選擇，或者經過2分頻後再被選擇，然後連接到選擇器（PLLSRC）經過倍頻後，為系統提供時鐘信号。如果外接的是8MHz的晶體振蕩器，倍頻系數選擇9的話，系統時鐘就是72MHz。HSE還可以直接連接到SW選擇器，為系統提供時鐘。這裡注意，系統時鐘可以由内部或者是外部的高速時鐘來進行提供，具體如何選擇，在編程時需要用戶進行設置。這裡還需注意系統的最大頻率是72MHz,不能超過這個頻率。

接下來看一下低速時鐘，LSE外部低速時鐘，外接的是32.768kHz的晶體振蕩器，可以經過選擇器直接成為RTC實時時鐘。LSI是内部低速時鐘，其中頻率是40kHz,可以直接被選擇為RTC實時時鐘。或者給獨立的看門狗提供時鐘。另外，外部高速時鐘還可以經過128分頻之後，提供RTC實時時鐘。下面的MCO是時鐘輸出引腳，箭頭朝向芯片外部的方向表示輸出，而上面的箭頭都是輸入。倍頻後的時鐘（PLLCLK）、内部高速時鐘（HSI）、外部高速時鐘（HSE）、系統時鐘（SYSCLK）都可以選擇輸出。

再來看一下系統時鐘的右邊，AHB高性能系統總線，APB外圍總線，各個模塊的工作時鐘不同，系統時鐘還需要再進行分檢，為各個模塊提供不同的時鐘。這一章和上一章所講的核心功能是單片機最小系統的組成部分。

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