【SoC基础】单片机之RCC模块

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RCC模块简介

RCC（Reset and Clock Control）即复位和时钟控制模块，其基本功能总结如下：

时钟源管理

• 多源选择：支持多种时钟源，包含内部RC振荡器（如HSI、LSI）和外部晶振（如HSE、LSE），能够依据系统需求和不同应用场景来挑选合适的时钟源。
• 切换灵活：可在不同时钟源之间灵活切换，确保系统在不同条件下都能稳定运行，例如在外部晶振故障时，能自动切换到内部RC振荡器。

时钟信号生成与调节

• 倍频与分频：借助PLL（锁相环）实现时钟信号的倍频，以得到更高频率的时钟；同时可以对时钟进行分频操作，满足不同外设对不同时钟频率的要求。
• 精准控制：能够精确控制各个时钟域（如AHB、APB1、APB2）的时钟频率，保证各部件按预定的时序准确工作。

复位控制

• 多种复位模式：提供系统复位、电源复位、备份区域复位等多种复位方式，可在系统出现异常或需要初始化时，使单片机恢复到初始状态。
• 复位状态监测：能对复位原因进行记录和监测，方便开发人员在系统出现问题时进行故障排查。

时钟使能与管理

• 按需供电：可以对各个外设的时钟进行独立的使能和关闭操作，在不需要某些外设工作时，关闭其时钟供应，从而降低系统功耗。
• 同步协调：确保各个外设和模块的时钟同步，使它们能够协同工作，避免因时钟不同步而导致的数据传输错误或系统故障。

以下是RCC基本功能的表格总结：

功能分类	具体功能
时钟源管理	支持内部RC振荡器和外部晶振等多种时钟源，可灵活切换
时钟信号生成与调节	通过PLL实现倍频，对时钟进行分频，精确控制各时钟域频率
复位控制	提供多种复位方式，记录和监测复位原因
时钟使能与管理	独立使能或关闭外设时钟，确保各模块时钟同步，降低功耗

系统时钟来源

单片机的系统时钟来源主要有内部时钟源和外部时钟源两种，以下是单片机系统时钟来源的总结表格：

时钟源类型	名称	产生方式	频率范围	特点	应用场景
内部时钟源	HSI（高速内部时钟）	芯片内部RC振荡器产生	如STM32F1系列通常为8MHz，STM32F407为16MHz	成本低，启动快，精度和稳定性相对差	对时钟精度要求不高的简单控制任务等
	LSI（低速内部时钟）	内部RC振荡器	30kHz - 60kHz左右，通常约为40kHz	可在停机和待机模式下运行，功耗低	独立看门狗、自动唤醒单元等
	PLL（锁相环倍频输出）	以HSI/2、HSE或HSE/2等为输入，经倍频得到	输出频率有一定限制，如STM32F1系列最大不超过72MHz	能提供较高频率时钟，可灵活配置	高速数据处理、通信接口等对时钟频率要求高的模块
外部时钟源	HSE（高速外部时钟）	外接石英/陶瓷谐振器或外部时钟源	4MHz - 16MHz，常用8MHz	精度高，稳定性好	对时钟精度和稳定性要求高的系统，如通信设备等
	LSE（低速外部时钟）	接外部32.768kHz石英晶体	32.768kHz	功耗低，精度高	实时时钟（RTC）或其他定时功能

AHB 的时钟频率

AHB 的时钟频率通常由系统时钟（Sysclk）分频得到。不同的单片机型号，其 AHB 时钟频率有所不同，以常见的 STM32 系列单片机为例：
STM32F1 系列：若选择 HSE 作为时钟源，并通过 PLL 倍频到 72MHz，一般情况下，AHB 总线时钟（HCLK）与系统时钟相同，即 72MHz。
STM32F4 系列：当系统时钟配置为 180MHz 时，AHB 总线时钟（HCLK）通常也为 180MHz。
STM32H7 系列：对于 STM32H743 等芯片，其 AHB 总线时钟的极限频率根据芯片版本不同有所区别，Revision V 版本的极限是 240MHz，Revision Y 版本的极限是 200MHz。

APB1和APB2时钟频率通常是不一样的

在一些单片机（如 STM32 系列）中，APB1 通常用于挂载低速外设，其时钟频率相对较低，一般为 36MHz。而 APB2 则用于挂载高速外设，它的时钟频率相对较高，通常为 72MHz。这样的设计是为了满足不同外设对时钟频率的不同要求，以优化系统性能和功耗。