STM8教程-第八章 STM8S207时钟编程及其实例
第八章STM8S207时钟编程及其实例
本章介绍STM8S207 的时钟编程。STM8S207 时钟控制器功能强大而灵活易用，允许程序运行中将主时钟从一个时钟源切换到另一个时钟源，而且同一个时钟源可以任意更改分频系数。
8.1 STM8 时钟控制简介
时钟控制器功能强大而且灵活易用。其目的在于使用户在获得最好性能的同时，亦能保证消耗的功率最低。
用户可独立地管理各个时钟源，并将它们分配到CPU 或各个外设。主时钟和CPU 时钟均带有预分频器。
具有安全可靠的无故障时钟切换机制，可在程序运行中将主时钟从一个时钟源切换到另一个时钟源。
抗电磁干扰时钟配置寄存器
为了避免由电磁干扰造成的对应用程序误写操作或系统挂起，大多数关键的时钟配置寄存器都有一个互补寄存器与之相对应。系统将会自动检测这些关键寄存器与其互补寄存器之间是否匹配。如果不匹配，则产生一个EMS 复位，从而使应用程序恢复到正常操作。详情请参见时钟寄存器描述。
1、主时钟源介绍
下面4种时钟源可用做主时钟
1、1-24MHz 高速外部晶振（HSE）
2、最大24MHz 高速外部时钟信号
3、16MHz 高速内部RC 振荡器（HSI）
4、128KHz 低速内部RC（LSI）
所以总的来说可以分为三种时钟源，HSE、HSI、LSI
2、时钟树，如下图所示
由上图可以发现，作为f_cpu 的时钟源可以来源于f_hse、f_hsi 经过HSIDIV分频后的时钟、f_lsi 这三个时钟源。而选择开关在CKM[7:0]中。由此事实上可以作为f_master 的时钟源频率有：
外部HSE 24MHz
内部高速HSI 16MHz、2 分频的8MHz、4 分频的4MHz、8 分频的2MHz（复位默认时钟源）
内部低速LSI 128KHz
上面得到的频率是f_master 的频率，然后f_master 还可以通过CPUDIV 来分频后提供f_cpu 的时钟，CPUDIV 可以为1、2、4、8、16、32、64、128 分频，最终得到是CPU 的时钟频率f_cpu。
3、时钟切换
时钟切换功能为用户提供了一种易用、快速、安全的从一个时钟源切换到另一个时钟源的途径。
(1)、系统启动
为使系统快速启动，复位后时钟控制器自动使用HSI 的8 分频(HSI/8)做为主时钟（2MHz）。其原因为HSI 的稳定时间短，而8 分频可保证系统在较差的VDD条件下安全启动。一旦主时钟源稳定，用户程序可将主时钟切换到另外的时钟源。
(2)、主时钟切换的过程
用户可选择下面两种方式切换时钟源：自动切换、手动切换自动切换使用户可使用最少的指令完成时钟源的切换。应用软件可继续其它操作而不用考虑切换事件所占的确切时间。具体方法在实例中讲解手动切换与自动切换不同，不能够立即切换，但它允许用户精确地控制切换事件发生的时间。具体方法在实例中讲解
8.2 时钟控制寄存器及设置
第六章的IO 口实验之所以能正常运行的原因是在于STM8S207 上电复位后有默认的时钟源，所以可以正常工作，但是为了更好使用和理解STM8S207 是有必要清楚掌握STM8S207 的时钟编程。
1、主时钟切换寄存器CLK_SWR
由上面的时钟树可知，CLK_SWR 对应的就是CKM[7:0]，我也很好奇为什么不一致。
CLK_SWR 有特定的值才有效，是选择三个时钟源之一作为f_master 的时钟输入。
具体如下所示：
0xE1：HSI 为主时钟源(复位值)
0xD2：LSI 为主时钟源(仅当LSI_EN 选项位为1 时)
0xB4：HSE 为主时钟源
2、主时钟状态寄存器CLK_CMSR
对应着CLK_SWR，由硬件置位或清除。用以指示当前所选的主时钟源。如果该寄
存器中的值为无效值，则产生MCU 复位
0xE1：HSI 为主时钟源(复位值)
0xD2：LSI 为主时钟源(仅当LSI_EN 选项位为1 时)
0xB4：HSE 为主时钟源
3、时钟分频寄存器CLK_CKDIVR
这个寄存器对应了时钟树中的HSIDIV 以及CPUDIV，正如前面所说的HSIDIV可以
把内部高速RC 时钟源分频后才对f_master 提供时钟周期；CPUDIC 就是把
f_master 的时钟周期分频后再对f_cpu 提供时钟周期。具体分频倍数为：
HSIDIV[1:0]：高速内部时钟预分频器，由软件写入，用于指定HSI 分频因子。
00：fHSI = fHSI RC 输出
01：fHSI = fHSI RC 输出/2
10：fHSI = fHSI RC 输出/4
11：fHSI = fHSI RC 输出/8
CPUDIV[2:0]：CPU 时钟预分频器，由软件写入，用于指定CPU 时钟预分频因子。
000：fCPU = fMASTER
001：fCPU = fMASTER/2
010：fCPU = fMASTER/4
011：fCPU = fMASTER/8
100：fCPU = fMASTER/16
101：fCPU = fMASTER/32
110：fCPU = fMASTER/64
111：fCPU = fMASTER/128
4、切换控制寄存器CLK_SWCR
这个寄存器主要是查看时钟源的切换标志位，具体含义如下：
SWIF：时钟切换中断标志位由硬件置位或软件写0 清除。该位的含义取决于SWEN 位的状态。
手动切换模式下(SWEN=0)：
0：目标时钟源未准备就绪
1：目标时钟源准备就绪
自动切换模式下(SWEN=0)：
0：无时钟切换事件发生
1：有时钟切换事件发生
SWIEN：时钟切换中断使能由软件置位或清除
0：时钟切换中断禁用
1：时钟切换中断使能
SWEN：切换启动/停止由软件置位或清除。向该位写1 将切换主时钟至寄存器CLK_SWR 指定的时钟源。
0：禁止时钟切换的执行
1：使能时钟切换的执行
SWBSY：切换忙由硬件置位或清除。可由软件清除以复位时钟切换过程。
0：无时钟切换在进行。
1：时钟切换正在进行。
除上面上面主要涉及到的寄存器之外还有
内部时钟寄存器CLK_ICKR
外部时钟寄存器CLK_ECKR
外设时钟门控寄存器1 CLK_PCKENR1
外设时钟门控寄存器2 CLK_PCKENR2
时钟安全系统寄存器CLK_CSSR
可配置时钟输出寄存器CLK_CCOR
HIS 时钟修正寄存器CLK_HSITRIMR
SWIM 时钟控制寄存器CLK_SWIMCCR
这些寄存器在本章最后小节中才略为说明，时钟编程主要以前面3个寄存器有关。
例如CLK_SWR 是选择时钟源、CLK_SWCR 是时钟切换的控制寄存器，控制切换过程的设置而CLK_CKDIVR 是设置HIS 的分频系数和f_cpu 的分频系数
8.3 时钟编程基础应用
为了从不同角度理解时钟编程，这节分三个基础例程分别实现CPU 和内部高速时钟分频例程、自动切换时钟源例程以及手动切换时钟源例程。
8.3.1 CPU 分频以及HIS 分频例程
时钟编程本身并不需要外部设备，为了检验时钟分频的效果，在这里采用了一个LED 灯闪耀的效果来检验时钟的快慢，具体实现是相同的延时函数，在不同的时钟频率下跑的效果有很大差异，这样就达到了检查实验的效果。
如下图所示：在这里使用了LED1，也就是PD0 端口，对应的IO 口操作在前一章已经有过详细介绍。
本实验操作的寄存器只有一个，就是CLK_CKDIVR ，具体如下所示：
HSIDIV[1:0]：高速内部时钟预分频器，由软件写入，用于指定HSI 分频因子。
00：fHSI = fHSI RC 输出
01：fHSI = fHSI RC 输出/2
10：fHSI = fHSI RC 输出/4
11：fHSI = fHSI RC 输出/8(默认)
CPUDIV[2:0]：CPU 时钟预分频器，由软件写入，用于指定CPU 时钟预分频因子。000：fCPU = fMASTER
001：fCPU = fMASTER/2
010：fCPU = fMASTER/4
011：fCPU = fMASTER/8
100：fCPU = fMASTER/16
101：fCPU = fMASTER/32
110：fCPU = fMASTER/64
111：fCPU = fMASTER/128
程序代码如下：
/*
每一个时钟分频周期为闪耀灯5次
HSI CPU 1:1 16M
HSI CPU 1:4 4M
HSI CPU 2:4 2M
*/
#include "iostm8s207rb.h"
void delay_ms(int value);
int main( void )
{
int i;
//配置PD0为输出
PD_DDR_DDR0 = 1;
PD_CR1_C10 = 1;
PD_CR2_C20 = 0;
PD_ODR_ODR0 = 1;
while(1)
{
//HSI CPU 1:1 16M
CLK_CKDIVR = 0x00;
for(i=0;i!=10;++i)
{
PD_ODR_ODR0 = ~PD_ODR_ODR0;
delay_ms(100);
}
delay_ms(100);
//HSI CPU 1:4 4M
CLK_CKDIVR_HSIDIV = 0;
CLK_CKDIVR_CPUDIV = 2;
for(i=0;i!=10;++i)
{
PD_ODR_ODR0 = ~PD_ODR_ODR0;
delay_ms(100);
}
delay_ms(100);
//HSI CPU 2:4 2M
CLK_CKDIVR_HSIDIV = 1;
CLK_CKDIVR_CPUDIV = 2;
for(i=0;i!=10;++i)
{
PD_ODR_ODR0 = ~PD_ODR_ODR0;
delay_ms(100);
}
delay_ms(100);
}
}
/*
********************************************
简单延时
********************************************
*/
void delay_ms(int value)
{
int i,j;
if(value < 1)
value = 1;
for(i=0;i!=value;++i)
for(j=0;j!=5000;++j);
}
8.3.2 自动切换时钟源
因为STM8S 单片机上电复位是采用了内部时钟源HIS，所以在这里实现的功能是切换外部时钟源。由于STM8S207 开发板使用的外部晶振是24M，在主频大于16M 以上时，需要更改选项字，这里降低实验的难易程度，决定在这里采用外部时钟然后通过CPUDIV 2 分频得到的f_cpu 主频为12M
自动切换时钟源的对应步骤：
1、设置切换控制寄存器(CLK_SWCR)中的位SWEN，使能切换机制。
2、向主时钟切换寄存器(CLK_SWR)写入一个8 位的值，用以选择目标时钟源。寄
存器CLK_SWCR 中的SWBSY 被硬件置位，目标源振荡器启动。原时钟源依然被用于驱动内核和外设。一旦目标时钟源稳定，寄存器CLK_SWR 中的值将被复制到主时钟状态寄存器(CLK_CMSR)中去。此时，SWBSY 位被清除，新时钟源替代旧时钟源。寄存器CLK_SWCR 中的标志位SWIF 被置位，如果SWIEN 为1，则会产生一个中断。硬件采用8.3.1 的电路图，也是通过LED 实现检测效果
详细代码如下：
#include "iostm8s207rb.h"
void delay_ms(int value);
int main( void )
int i;
//配置PD0为输出模式
PD_DDR_DDR0 = 1;
PD_CR1_C10 = 1; //推挽输出
PD_CR2_C20 = 0;
PD_ODR_ODR0 = 1; //LED1灭
while(1)
{
//自动切换方式
CLK_SWCR_SWIEN = 0; //禁止时钟切换中断
CLK_SWCR_SWEN = 1; //使能切换机制
CLK_SWR = 0xB4; //0XE1: HSI为主时钟源（复位值，内部16MHz）//0XD2: LSI为主时钟源（仅当LSI_EN选项为1时）
//0XB4：HSE为主时钟源（外部时钟）
CLK_CKDIVR = 1; //CPUDIV 2分频
//切换后的时钟为12M
delay_ms(100);
for(i=0;i!=10;++i)
{
PD_ODR_ODR0 = ~PD_ODR_ODR0;
delay_ms(100);
}
//自动切换方式
CLK_SWCR_SWIEN = 0; //禁止时钟切换中断
CLK_SWCR_SWEN = 1; //使能切换机制
CLK_SWR = 0xE1; //0XE1: HSI为主时钟源（复位值，内部16MHz）//0XD2: LSI为主时钟源（仅当LSI_EN选项为1时）
//0XB4：HSE为主时钟源（外部时钟）
//切换后的时钟时16M/2 = 8M
delay_ms(100);
for(i=0;i!=10;++i)
{
PD_ODR_ODR0 = ~PD_ODR_ODR0;
delay_ms(100);
}
}
}
/*
********************************************
简单延时程序
********************************************
*/
void delay_ms(int value)
int i,j;
if(value < 1)
value = 1;
for(i=0;i!=value;++i)
for(j=0;j!=5000;++j);
}
8.3.3 手动切换时钟源
手动切换与自动切换不同，不能够立即切换，但它允许用户精确地控制切换事件发生的时间。
具体操作步骤：
1、向主时钟切换寄存器(CLK_SWR)写入一个8 位的值，用以选择目标时钟源。寄
存器CLK_SWCR 中的SWBSY 被硬件置位，目标源振荡器启动。原时钟源依然被用于驱动内核和外设。
2、用户软件需等待至目标时钟源稳定。寄存器CLK_SWCR 中的标志位SWIF用以
指示目标时钟源是否已稳定，如果SWIEN 为1，则会产生一个中断。
3、最后，由用户软件在所选的时间点，设置寄存器CLK_SWCR 中的位SWEN，执
行切换。在前两个例程的基础上，我们可以进行时钟编程的第三个例程了，具体的步骤如上所示，下面进行我们的软件编写。
/*
************************************************************
手动切换顺序
1、向CLK_SWR写入一个数据，选择目标时钟源
2、等待CLK_SWCR_SWIF = 1，时钟稳定
3、设置CLK_SWCR_SWEN = 1,开启时钟
************************************************************
*/
#include "iostm8s207rb.h"
void delay_ms(int value);
int main( void )
{
int i;
//配置LED1
PD_DDR_DDR0 = 1;
PD_CR1_C10 = 1; //推挽输出
PD_CR2_C20 = 0;
PD_ODR_ODR0 = 1; //LED1灭
CLK_SWCR_SWIEN = 0; //禁止中断
CLK_CKDIVR = 1; //CPUDIV设置为2分频
while(1)
{
//手动切换方式
CLK_SWR = 0xB4; //0XE1: HSI为主时钟源（复位值，内部16MHz）
//0XD2: LSI为主时钟源（仅当LSI_EN选项为1时）
//0XB4：HSE为主时钟源（外部时钟）
while(CLK_SWCR_SWIF == 0); //等待时钟稳定,输出时钟为12M
CLK_SWCR_SWEN = 1; //切换时钟
for(i=0;i!=10;++i)
{
PD_ODR_ODR0 = ~PD_ODR_ODR0;
delay_ms(100);
}
delay_ms(100);
//手动切换方式
CLK_SWR = 0xE1; //0XE1: HSI为主时钟源（复位值，内部16MHz）
//0XD2: LSI为主时钟源（仅当LSI_EN选项为1时）
//0XB4：HSE为主时钟源（外部时钟）
while(CLK_SWCR_SWIF == 0); //等待时钟稳定,输出时钟为8M
CLK_SWCR_SWEN = 1; //切换时钟
for(i=0;i!=10;++i)
{
PD_ODR_ODR0 = ~PD_ODR_ODR0;
delay_ms(100);
}
delay_ms(100);
}
}
/*
********************************************
简单延时程序
********************************************
*/
void delay_ms(int value)
{
int i,j;
if(value < 1)
value = 1;
for(i=0;i!=value;++i)
for(j=0;j!=5000;++j);
}
8.4 其它关于时钟编程寄存器
时钟编程的其它寄存器涉及到外设和时钟安全方面，在这里作为一点点补充。
1、内部时钟寄存器CLK_ICKR
内部寄存器主要负责HIS、LSI 的设置，对于这两个时钟源的状态以及开关作用。在低能耗运行程序中可以做到更低的能耗。详细功能如下：
REGAH：活跃停机模式(Active Halt)下电压调节器关闭。
==0，开；==1，关闭。
LSIRDY:LSI 时钟源就绪，硬件控制。
==0，未；==1，就绪态
LSIEN: LSI 的开关。
==0，关；==1，开
FHWU：从停机或活跃停机模式快速唤醒
==0，禁止；==1，使能
HSIRDY：HIS 准备就绪
==0，未；==1，就绪态
HSIEN：HIS 使能开关
==0，关；==1，开使能
2、外部时钟寄存器CLK_ECKR
对应于内部时钟寄存器，外部寄存器CLK_ECKR 也有同样的功能，如下所示：HSERDY：HSE 准备就绪
==0，未；==1，就绪
HSEEN：HSE 使能开关
==0，禁止；==1，使能
3、外设时钟门控制寄存器CLK_PCKENR1、CLK_PCKENR2
这两个寄存器是控制f_master 与片内外设的开关控制作用。当为0 时禁止
f_master 与外设连接，为1 是使能与外设连接。上电复位后是默认连接的，所以需要
关闭外设时钟以降低能耗时，可以适当禁止f_master 与外设之间的链接。
详细对应外设如下：
需要注意的是STM8S207 型号的芯片并没有片内寄存CAN 总线的。其它的寄存器不再说明，具体请见对应手册说明。
8.5 本章小结
本章的详细说明了STM8S207 的内部时钟关系，分别有三个时钟源以及内部高速时钟源的分频和CPU 的分频，而简单的例程分别对应着时钟分频、自动时钟切换以及手
动时钟切换三个方面，希望读者对STM8S207 的时钟编程有充分的了解以便实际的应用。