超低功耗研發-STM32L151C8T6芯片(一)時鍾系統概述


前言:

    由於之前對STM32Fxx系列相對熟悉,所以涉及到超低功耗設備時,自然就選用STM32家族的STM32Lxx系列產品。

STM32L151C8T6 功能特點:

(1)Flash:64k

(2)RAM:10k

(3)EEPROM:4k

(4)USART:3

(5)SPI:2。

了解一個CPU,時鍾也是非常重要的,如下圖所示:

    

    從圖中可知:共有5 種時鍾源,分別為

     HSE:外部8M晶振)、

     HSI: 內部高速晶振16MHz

     LSI:內部低速晶振37khz

     LSE: 外部低速晶振 32.768khz

     MSI: 內部多速度段晶振,65.536khz、131.072khz、262.144khz、524.288khz、1.048MHz、2.097MHz、4.194MHz,默認                 2.097MHz

一、MSI 介紹    

    MSI的使用機會比較多,分別為:reset后、stop模式下的wake-up、 待機模式。

    MSI RC振盪器,具有超低功耗的優勢(沒有外部器件),用於低功耗模式時鍾源,它被用於在超低功耗模式下的喚醒時鍾。

    如果HSE時鍾源有故障,MSI也是作為備用時鍾源。

二、HSE 介紹

    HSE 就是外部時鍾源,一般使用8M或12M,這個也是CPU在進入應用程序后,主要使用的時鍾,CPU上電后,運行的第一個函數SystemInit就是針對HSE的配置,當然,如果HSE有故障,會切換使用MSI。HSE可以通過HSEON寄存器配置,實現使用/禁止功能。

三、HSI時鍾

    HSI是CPU的一個內部16MHz RC振盪器,是可以直接用於系統 時鍾或PLL輸入的,HSI的 優點是功耗低,因為不需要外圍器件,而且啟動時間比HSE快, 缺點是HSI的精度沒有HSE的精度高,精度低就意味着涉及到精確延時時,不好 控制,比如18B20等傳感器的時序經常都需要微秒級的計時。

四、PLL鎖相環

    這個鎖相環的作用就是對時鍾源頻率 進行升頻和分頻,通過組合實現想要的時鍾頻率。內核工作電壓不同,最大升頻值也不同,最大可以到96MHz,但是CPU的最大頻率只有32MHz。

五、LSE 時鍾

    外部低速時鍾源,就是常見的32.768khz時鍾,優點是,低功耗,高精度,所以一般用於RTC,LSE的啟動和停止開關,通過LSEON位(RCC_CSR寄存器中)

六、LSI時鍾

    內部低速時鍾,是一種低功耗時鍾源,在stop模式、待機模式、獨立看門狗下,使用該 時鍾源,該時鍾頻率在37khz左右。

 

系統時鍾SYSCLK源的選擇有4種,分別為:

① HSI

② HSE (說明可以直接使用外部8M晶振,不經過PLL) 

③ PLL  

④ MSI(復位后的默認時鍾源)

時鍾源切換   

    一旦一個時鍾源啟用后,是不能直接stop它的。不過從一個時鍾源 是可以切換到另一個時鍾源的(這里應該就應用在低功耗模式與正常模式之間切換)。不過切換需要先讓要換的時鍾ready, 所以要通過對應的寄存器查詢時鍾是否ready,然后再進行切換。

   時鍾頻率的改變,是要遵循規定的,如果改變頻率超過4倍,則需要分次改變,而且 之間的時間間隔要大於5us,比如:

    我們想將系統時鍾從4.2MHz提升到32MHz,那么我們就要先將4.2MHz升頻道16MHz,然后等待5us,再從16MHz升到32MHz。

系統時鍾頻率上限與內核工作電壓范圍對比 

 

低功耗模式下,對應的時鍾源


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