电源复位芯片|主要功能|时钟

主要功能-时钟 复位 电源

上个章节我们介绍了stm32f103微控制器的内核和存储器功能，这两部分属于单片机的核心功能，接下来我们接着介绍核心功能中的时钟、复位和电源管理。

stm32单片机是2.0~3.6伏供电，一般认为是3.3伏。与51单片机不同，51单片机是5伏电源。对于stm32来说，如果供电电压高于这个范围，则单片机不工作或者工作不稳定。同时i/o接口也是同样的电压范围。这里需要说明一点，芯片上的部分i/o引脚是可以兼容5伏电压的，但不是全部引脚都兼容，大家在使用时，需要注意。

再来看一下单片机的复位。单片机第一次上电或断电再次上电时，都会执行复位操作，另外可以设定电压值，如果低于这个电压值会引发复位操作，保证系统工作的稳定。再来看一下时钟，学过51单片机，大家应该知道单片机的时钟和我们时分秒的时钟是不同的。单片机里的时钟是给单片机提供基准时钟脉冲信号的，产生方波信号。单片机里表示时分秒的时钟叫做rpc实时时钟，稍后我们再做详细介绍。

我们这个图里列出了4个时钟信号，两个外接晶体振荡器，晶体振荡器就是石英晶振，体积大，不能集成在单片机里面，但是它的温漂比较小，就是随温度变化，振动的频率误差比较小，因此，它比较准确。hse（high speed external）是外部高速晶体振荡器，叫做外部高速时钟。lse（low speed external）是外部低速时钟。为什么说一个是高速时钟，一个是低速时钟呢，hes这里外接的晶振是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。它们的数量级不同，所以hse的频率要比lse的频率高很多，频率越高，速度就越快。所以称hse是高速时钟，lse是低速时钟。高速时钟用于给单片机arm内核提供系统时钟，低速时钟是为了给单片机内部的rtc实时时钟提供工作频率。rtc就是我们刚才说的给单片机内部表示时分秒的时钟，hse、lse这两个都是单片机外接晶体震荡器所提供的时钟，它们非常精确，但需要焊接晶振，而针对一些对时钟要求不敏感的应用，为了降低成本，可以不外接晶振，因此，单片机内部还提供了两个内部时钟，使用起来非常方便，但是不太准确。一个是内部高速时钟hsi（high speed internal）,另一个是内部低速时钟lsi(low speed internal)。

rc振荡器是由单片机内部的电阻r和电容c组成的振荡电路，以提供不同频率的时钟信号，rc振荡器的温漂比较大，因此时钟不是很准确，根据我们刚才所讲内容，外部高速时钟是给系统时钟用的，外部低速时钟是给rtc实时时钟使用的，因此大家可以想到rc振荡器产生的内部8mhz高速时钟是给系统用的，内部rc振荡器产生的40khz的低速时钟是给rtc实时时钟使用的。

大家可以看到单片机包括两个外部时钟，两个内部时钟。外部时钟是由外接的晶体振荡器产生连续方波，比较准确。内部的时钟是由rc振荡器产生连续方波，计时不太准确。两个高速时钟为系统所用，两个低速时钟，一个为32khz，一个为40khz，频率很接近，是给rtc实时时钟提供时钟信号的。

这张是数据手册中的图表-时钟树。它完全地列出来stm32这个芯片内部各个模块的时钟来源以及相关的从属关系。osc_out、osc_in、osc32_in、osc32_out是芯片的引脚，用于外接石英晶振的。osc适用于外接4~16mhz的晶体振荡器，它属于外部高速时钟。osc32适用于32.768khz的晶体振荡器，它是外部低速时钟。这两个都是由外部晶体振荡器产生的时钟。[8mhz his rc]是内部高速时钟，没有引脚，由rc振荡电路产生时钟信号。【lse rc 40khz】是内部低速时钟。

在这个图的正中央有一个系统时钟（sysclk）,它的最大频率是72mhz，它的时钟信号通过选择器（sw）可以由pllclk提供，也可以hsi、hse提供。

his的信号还可以先经过一个二分频连接到选择器（pllsrc）上，然后经过pll倍频器进行倍频，为系统提供时钟。pll是锁相环电路，可以实现对频率进行倍频，8mhz的频率经过2分频变成4mhz，如果倍频倍数选择为四倍，那么倍频后就是16mhz，这是内部高速时钟。

再来看一下外部高速时钟，可以直接被选择，或者经过2分频后再被选择，然后连接到选择器（pllsrc）经过倍频后，为系统提供时钟信号。如果外接的是8mhz的晶体振荡器，倍频系数选择9的话，系统时钟就是72mhz。hse还可以直接连接到sw选择器，为系统提供时钟。这里注意，系统时钟可以由内部或者是外部的高速时钟来进行提供，具体如何选择，在编程时需要用户进行设置。这里还需注意系统的最大频率是72mhz,不能超过这个频率。

接下来看一下低速时钟，lse外部低速时钟，外接的是32.768khz的晶体振荡器，可以经过选择器直接成为rtc实时时钟。lsi是内部低速时钟，其中频率是40khz,可以直接被选择为rtc实时时钟。或者给独立的看门狗提供时钟。另外，外部高速时钟还可以经过128分频之后，提供rtc实时时钟。下面的mco是时钟输出引脚，箭头朝向芯片外部的方向表示输出，而上面的箭头都是输入。倍频后的时钟（pllclk）、内部高速时钟（hsi）、外部高速时钟（hse）、系统时钟（sysclk）都可以选择输出。

再来看一下系统时钟的右边，ahb高性能系统总线，apb外围总线，各个模块的工作时钟不同，系统时钟还需要再进行分检，为各个模块提供不同的时钟。这一章和上一章所讲的核心功能是单片机最小系统的组成部分。