stm32之時鐘控制
本文提到的有以下內容：
- 時鐘系統與總線矩陣
- SysTick系統定時器
- RTC實時時鐘
- 看門狗定時器
- 通用定時器
一、時鐘系統與總線矩陣
stm32F4的時鐘樹如下圖所示：
在STM32中，有五個時鐘源，為HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。
- HSI是高速內部時鐘，RC振蕩器，頻率為8MHz。
- HSE是高速外部時鐘，可接石英/陶瓷諧振器，或者接外部時鐘源，頻率範圍為4MHz~16MHz。
- LSI是低速內部時鐘，RC振蕩器，頻率為40kHz。
- LSE是低速外部時鐘，接頻率為32.768kHz的石英晶體。
- PLL為鎖相環倍頻輸出，其時鐘輸入源可選擇為HSI/2、HSE或者HSE/2。倍頻可選擇為2~16倍，但是其輸出頻率最大不得超過72MHz。
我們在學習51單片機的時候，其內部是沒有晶振的，而stm32是有的。stm32可以通過RCC（時鐘控制寄存器）對時鐘進行參數配置以
及使能。我們還可以通過修改system_stm32f4xx.c文件，來配置上述時鐘樹上的一些分頻、倍頻參數，得到理想的頻率。
在單片機系統中，CPU和總線以及外設的時鐘設置是非常重要的，因為沒有時鐘就沒有時序，組合電路需要好好理解清楚。我們先來看
一下總線矩陣。
片上總線標準種類繁多，而由ARM公司推出的AMBA片上總線受到了廣大IP開發商和SoC系統集成者的青睞，已成為一種流行的工業標
準片上結構。AMBA規範主要包括了AHB(Advanced High performance Bus)系統總線和APB(Advanced Peripheral Bus)外圍總線。二者
分別適用於高速與相對低速設備的連接。
一般性的時鐘設置需要先考慮系統時鐘的來源，是內部RC還是外部晶振還是外部的振蕩器，是否需要PLL。然後考慮內部總線和外部總線，
最後考慮外設的時鐘信號。遵從先倍頻作為CPU時鐘，然後在由內向外分頻，下級遷就上級的原則。
二、SysTick系統定時器
SysTick—系統定時器是屬於CM4內核中的一個外設，內嵌在NVIC中。系統定時器是一個24bit的向下遞減的計數器，計數器每計數一次的時
間為1/SYSCLK，一般我們設置系統時鐘SYSCLK等於180M。當重裝載數值寄存器的值遞減到0的時候，系統定時器就產生一次中斷，以此循環往復。
因為SysTick是屬於CM4內核的外設，所以所有基於CM4內核的單片機都具有這個系統定時器，使得軟件在CM4單片機中可以很容易的移植。
系統定時器一般用於操作系統，用於產生時基，維持操作系統的心跳。
一般用於系統內部運行以及延時函數。
三、RTC實時時鐘
RTC（Real-Time Clock)實時時鐘為操作系統提供了一個可靠的時間，並且在斷電的情況下，RTC實時時鐘也可以通過電池供電，一直運行下去。
RTC通過STRB/LDRB這兩個ARM指令向CPU傳送8位數據（BCD碼）。數據包括秒，分，小時，日期，天，月和年。RTC實時時鐘依靠一個外部
的32.768Khz的石英晶體，產生周期性的脈沖信號。每一個信號到來時，計數器就加1，通過這種方式，完成計時功能。
RTC實時時鐘有如下一些特性：
- 1，BCD數據：這些數據包括秒、分、小時、日期、、星期幾、月和年。
- 2，閏年產生器
- 3，報警功能：報警中斷或者從掉電模式喚醒
- 4，解決了千年蟲問題 （詳見http://baike.baidu.com/view/9349.htm）
- 5，獨立電源引腳RTCVDD
- 6，支持ms中斷作為RTOS內核時鐘
- 7，循環復位（round reset)功能
如圖，RTC實時時鐘的框架圖，XTIrtc和XTOrtc產生脈沖信號，即外部晶振。傳給2^15的一個時鐘分頻器，得到一個128Hz的頻率，這個頻率用
來產生滴答計數。當時鐘計數為0時，產生一個TIME TICK中斷信號。時鐘控制器用來控制RTC實時時鐘的功能。復位寄存器用來重置SEC和MIN寄存
器。閏年發生器用來產生閏年邏輯。報警發生器用來控制是否產生報警信號。
四、看門狗定時器
看門狗定時器又分為獨立看門狗IWDG和窗口看門狗WWDG。
1、獨立看門狗
獨立看門狗IWDG其實是一個12位遞減計數器，有故障時，計數器減到0，產生復位，無故障時，計數器減到0之前就刷新計數值（餵狗），不進
行復位。其采用獨立時鐘，主要用於監視硬件錯誤（不受系統時鐘影響）。
2、窗口看門狗
窗口看門狗WWDG其實是一個7位遞減計數器，有計數上下限，下限位0x40，上限由用戶指定，上下限之間刷新計數值則不復位，其他都復位。采
用系統時鐘，主要用於監視軟件錯誤。
五、通用定時器
stm32的定時器有基本定時器、通用定時器和高級定時器。這裏以通用定時器為例，其內部結構如下圖所示，需要設置預分頻系數，並不是直接
使用APB1的時鐘。
通用定時器的計數模式分為5種：
- 向上計數：計數器從0計數到自動裝載值。
- 向下計數：從自動裝載值計數到0。
- 向上向下計數（中心對齊計數）：計數器從0計數到自動裝載值，再從自動裝載值計數到0，反復循環。
- 輸入捕獲：測量輸入信號的脈寬、PWM波的占空比等。
- 輸出比較：PWM波用的就是這種模式。
定時器的時間公式：T=((n-1)*(pre-1))/Tclk，其中n為計數值，pre為預分頻系數，Tclk為定時器時鐘。
為什麽計數值和預分頻系數要減一？因為計數是從0開始的，而預分頻系數為0時，表示不分頻。
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