概述

點(diǎn)亮LED表面看起來貌似很簡單，但是如何想要搞清楚其背后牽涉的每一行代碼的具體含義，還是需要花費(fèi)一些功夫的，而且，只有把LED的背后只是搞清楚了，才算嵌入式開發(fā)的基礎(chǔ)入門。
今天我們就來研究一下LED的重頭戲，RCC_Init；什么是RCC？上手冊：

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RCC

RCC，Reset and Clock Control，重置以及時(shí)鐘控制；STM32手冊使用了兩個(gè)章節(jié)來對其進(jìn)行描述，可見它的重要性；對于RCC的初始化也是比較復(fù)雜，里面包含了STM32對于時(shí)鐘的相關(guān)機(jī)制，

代碼總覽

void RCC_init(uint16_t PLL){
    uint32_t temp=0;  

    *((uint32_t *)RCC_CR) |= 0x00010000; 
    while(!( *((uint32_t *)RCC_CR) >>17));

    *((uint32_t *)RCC_CFGR) = 0X00000400;

    PLL -= 2;
    *((uint32_t *)RCC_CFGR) |= PLL<<18;   

    *((uint32_t *)RCC_CFGR) |= 1<<16;

    *((uint32_t *)FLASH_ACR)|=0x2;
    *((uint32_t *)RCC_CR) |= 0x01000000;
    while(!(*((uint32_t *)RCC_CR) >> 25));

    *((uint32_t *)RCC_CFGR) |= 0x00000002;
    while(temp != 0x02)
    {  
        temp = *((uint32_t *)RCC_CFGR) >> 2;
        temp &= 0x03;
    }   }

使能HSE

第一行有效代碼，是熟悉的味道，前一節(jié)我們說過，或運(yùn)算一般用于設(shè)定指定位（而且還不影響其他位）

*((uint32_t *)RCC_CR) |= 0x00010000;

看到了RCC_CR，首先就是翻手冊，RCC的章節(jié)的RCC_CR章節(jié)：

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然后查看寄存器內(nèi)部32位的定義：

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0x00010000轉(zhuǎn)換為32bit的二進(jìn)制：0000 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0000；這里有一個(gè)小技巧，就是學(xué)會分割來看，手冊里面的寄存器的定義一般定義是分為上下兩行的；從16進(jìn)制來看，從左往右，前面4為是負(fù)責(zé)上面RCC_CFGR的高位16bit，后面4位是對應(yīng)（二進(jìn)制）低位16bit，即下面的16bit；對此次而言，低4位都是0，可以不需要care，直接關(guān)注高4位即可，其中高4為只有最后一位是有效設(shè)置，1對應(yīng)的四位二進(jìn)制是0001，即16位設(shè)置為1，查看寄存器定義的16位對應(yīng)的是HSEON位，即使能HSEON。

HSE和時(shí)鐘

什么是HSEON？需要拆開來看：HSE ON，HSE是High Speed External，外部高速時(shí)鐘，所以HSEON就是使能外部高速時(shí)鐘；
為什么要配置HSE呢？因?yàn)樵谟布到y(tǒng)中，各個(gè)部件的工作、協(xié)調(diào)，都是基于系統(tǒng)時(shí)鐘的，比如我們通常講的CPU的速度快慢，就是指CPU的時(shí)鐘頻率，即每秒鐘能夠工作多少個(gè)時(shí)鐘；

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小貼士：

在win10系統(tǒng)中可以看到有兩個(gè)頻率，如下圖，分別是1.9GHz以及2.11GHz；其中第一個(gè)是Intel提供的標(biāo)準(zhǔn)頻率，其實(shí)是CPU名字的一部分，第二個(gè)頻率是win10系統(tǒng)自己計(jì)算出來的，很多時(shí)候和Intel提供的頻率值并不相等；不過兩者相差也不會太大。

系統(tǒng)時(shí)鐘有三個(gè)來源，分別是HSE（High Spped External），HSI（High Speed Internal）以及PLLCLK，引入了PLL就是因?yàn)楹芏鄷r(shí)候，需要基于系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行分頻倍頻，比如有的設(shè)備（RAM，DMA）需要比系統(tǒng)時(shí)鐘快，于是需要通過PLL來進(jìn)行加倍頻率，還有的低俗的設(shè)備需要低于系統(tǒng)頻率工作，也是通過PLL來進(jìn)行減速，這樣只需要一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘就可以同時(shí)滿足高速和低俗設(shè)備。

所以PLL的時(shí)鐘源還是HSE，HSI，不過經(jīng)過PLL倍頻調(diào)節(jié)輸出的時(shí)鐘稱之為PLLCLK；
再回到我們的代碼里面，這里配置時(shí)鐘源就是HSEON（如果需要使用PLL則還需要將PLLx位配置為1）；

確認(rèn)HSE使能生效

完成了時(shí)鐘源的配置，下面一步是等待HSEON的配置的生效：

while(!( *((uint32_t *)RCC_CR) >>17));

即第等待第18位（編號17）HSERDY的值變成1，當(dāng)且僅當(dāng)配置HSEON生效之后，該位置才會由硬件設(shè)置為1，注意在寄存器定義里面HSERDY配置為“r”，這個(gè)代表軟件層面是無法改變這個(gè)bit的值，只能夠讀?。?br/>

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然后再查看寄存器定義里面對于這一位的解釋，0就是HSEON位設(shè)置并未生效，1就是設(shè)置已經(jīng)生效：

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等待的過程是使用位運(yùn)算里面右移“>>'實(shí)現(xiàn)的，右移的運(yùn)算規(guī)則里面是低位直接丟棄，例如11111右移4bit，最后結(jié)果就是1；這行代碼的邏輯意義就是RCC_CR右邊17位直接丟棄，即016為拋棄，只是保留了3118位（注意數(shù)字方向，是從左向右逐次減小的，和寄存器定義一致），共計(jì)15bit；
又因?yàn)樯弦徊襟E中通過和0x00010000進(jìn)行與運(yùn)算將除了HSEON位之外的位置全部置為“0”了，所以之類RCC_CR右移17位之后，包括HSERDY在內(nèi)的位全部都是0，只有當(dāng)HSEON生效之后，HSERDY才是1，即*((uint32_t *)RCC_CR) >>17 = 1，于是此時(shí)退出while循環(huán)。

配置其他時(shí)鐘

CR位配置解決了，下面我們看一下CFGR的配置：

*((uint32_t *)RCC_CFGR) = 0X00000400;

看到這里，我覺得我們可以總結(jié)一下寫寄存器的基本套路：

1. 查看手冊相應(yīng)章節(jié)，并了解縮寫意義，比如CFGR，全稱Clock Configuration Register，時(shí)鐘配置寄存器：

   
   

   

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2. 查看寄存器定義：

   
   

   

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3. 查看具體的某一位的定義，比如我們這里設(shè)置為0X00000400，4是在后四位，所以重點(diǎn)關(guān)注低16bit，即從15 ~ 0bit：0000 0100 0000 0000，發(fā)現(xiàn)正好配置的PPRE1，值為100，手冊介紹如下：

   
   

   

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用來配置APB1的從HCLK中獲得時(shí)鐘的分頻系數(shù)，二進(jìn)制100對應(yīng)的分頻系數(shù)是2；HCLK是AHB總線的時(shí)鐘；然后AHB經(jīng)過AHB-APB橋接將時(shí)鐘分配到APB1和APB2總線，APB1的總線對應(yīng)PCLK1，APB2總線對應(yīng)的PCLK2；這里配置的就是APB1時(shí)鐘頻率的分頻值，為HCLK/2；

這里有一個(gè)坑，雖然顯式的為PCLK1賦值了，但是其實(shí)隱式的同時(shí)將PCLK2（對應(yīng)APB2），AHB都賦值了；只不過配置的是0；

比如PPRE2配置為000，對應(yīng)的就是不分頻，或者說分頻數(shù)為1：

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還有HPRE位，配置也是000，對應(yīng)的不分頻，或者說頻數(shù)為1：

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所以CFGR的配置重要的指定了AHB總線以及APB1和APB2總線的分頻/倍頻數(shù)；

設(shè)置PLL倍頻數(shù)

繼續(xù)看后面的代碼，PLL是參數(shù)，即倍頻數(shù)，PLL上面已經(jīng)介紹了，專門用于接入時(shí)鐘源然后后對其進(jìn)行分頻倍頻再分配給各個(gè)總線（下面掛載的設(shè)備）：

PLL -= 2;*((uint32_t *)RCC_CFGR) |= PLL<<18;

那么這里為什么要-2呢？我們先存疑，理解了下一行代碼謎底就自然打開了；

PLL值左移18位，左移是位運(yùn)算，左移+或運(yùn)算 = 賦值操作，即將PLL值賦給18位起始的后面四位，通過查看寄存器定義可以看到CFGR的18位起始到后面四位是PLLMUL，再查看手冊對于PLLMUL的解釋：PLL的倍頻；不過看一下賦值情況0010（十進(jìn)制2）對應(yīng)是4倍頻，0011（十進(jìn)制3）對應(yīng)的是5倍頻，以此類推，就是寄存器的只是和真實(shí)的倍頻差2，看到這里你就明白了為什么在PLL -=2了：

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緊隨其后的，可以知道是要給CFGR的第16bit賦值為1：

*((uint32_t *)RCC_CFGR) |= 1<<16;

查看手冊，是描述PLL時(shí)鐘源，1對應(yīng)是PLL的時(shí)鐘原始PREDIV1：

時(shí)鐘樹

關(guān)于PLLSRC以及PREDIV1他們之間關(guān)系在時(shí)鐘樹（Clock Tree）上面有比較明確的關(guān)系說明，從下圖可以看到作為時(shí)鐘源最開始是HSE，然后通過時(shí)鐘被分頻后成為了PREDIV1，然后再除以2，獲得了PLLSRC：

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所以如果PLLMUL的值設(shè)置為1，即PLL的時(shí)鐘源采用內(nèi)部高速時(shí)鐘（HSI），最終輸出時(shí)鐘信號在HSI/2即可；
如果值設(shè)置為1即采用外部高速時(shí)鐘（HSE），在經(jīng)歷了分頻后輸出為PREDIV1（時(shí)鐘）信號，還需要再分頻一下，分頻系數(shù)為2；

FLASH ARC配置

再看下面的代碼就沒有那么怕了，直接明白，目的就是要給FLASH的ACR寄存器賦值：

*((uint32_t *)FLASH_ACR)|=0x2;

不過這次要找FLash的ACR似乎并不那么順利，很難直接從目錄中查找到，需要全局搜一下ACR，不過還好，沒有讓我們搜索太多時(shí)間，在3.3.3章節(jié)中找到了：

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寄存器的定義如下：

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關(guān)于16進(jìn)制轉(zhuǎn)2進(jìn)制補(bǔ)0

這里其實(shí)有一個(gè)補(bǔ)0問題，就是對于32bit，0x2究竟是0x0000 0002，還是0x2000 0000呢？回歸本源，這兩種表達(dá)形式哪一個(gè)是2呢？毫無疑問，是第一個(gè)；
所以這里的0x2，切換到32bit二進(jìn)制表示就是：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010；可以看到其實(shí)有效賦值是LATENCY，位的值是010，查看寄存器定義：

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代表了比例，系統(tǒng)時(shí)鐘比FLASH存取周期的值，010對應(yīng)的2，即系統(tǒng)時(shí)間是Flash的兩倍，所以同步的時(shí)候，需要做兩個(gè)周期的延遲用以同步CPU和Flash之間時(shí)鐘；
為什么需要做此配置呢？首先程序都是存放在FLASH里面，CPU需要從FLASH里面取出執(zhí)行指令，所以通信之前需要首先同步時(shí)鐘；那么就需要知道Flash的時(shí)鐘和系統(tǒng)時(shí)鐘（CPU時(shí)鐘）之間的差別；又因?yàn)槲覀兣渲脮r(shí)鐘是72MHz，這里010的時(shí)鐘范圍包含了72MHz；

使能PLL

下面是對于RCC_CR寄存器最后的配置：

*((uint32_t *)RCC_CR) |= 0x01000000;while(!(*((uint32_t *)RCC_CR) >> 25));

還是套路：拆解0x0100 0000，只有高16位有有效值，低16位全零；高16位轉(zhuǎn)換為2進(jìn)制之后值為：0000 0001 0000 0000，所以我們看到對應(yīng)操作的是PLLON位，PLLON位說明如下：

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寫入1則代表打開PLL，上面我們做了關(guān)于PLL的倍頻的配置，PLL時(shí)鐘源的配置，都是需要在PLL使能之后才會生效，在嵌入式開發(fā)中，所有的配置都是基于設(shè)備/ 組件使能的前提下才會配置生效；
至于while語句和上面配置HSE使能的語句的等待READY的功效是一致的；可以通過查看寄存器定義，25位是PLLRDY，while循環(huán)就是等待這一位置為1，是否需要擔(dān)心其他位有1從而影響循環(huán)判斷？大可不必，因?yàn)?1~26都是Reserved，必然為0，唯一的有效位就是PLLRDY位。
可以看到在RCC初始化的代碼中，每次配置一個(gè)使能都是需要通過while循環(huán)來確認(rèn)配置成功了；

配置PLLCLK為系統(tǒng)時(shí)鐘

最后一部分代碼，讓RCC_CFGR與0x00000002做或運(yùn)算：

*((uint32_t *)RCC_CFGR) |= 0x00000002;while(temp != 0x02){  
        temp = *((uint32_t *)RCC_CFGR) >> 2;
        temp &= 0x03;}

有效為發(fā)生在低16位，0000 0000 0000 0010，有效配置位是最后兩位，即SW位（Switch，切換系統(tǒng)時(shí)鐘之意），解釋如下，可以看到10代表使用PLL的輸出（PLLCLK）作為系統(tǒng)時(shí)鐘：

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之后的while語句則是輪訓(xùn)查看使能配置是否生效；注意這里的使能生效并沒有采用上面單句while循環(huán)的方式，而是采用賦值方式來進(jìn)行的，就是因?yàn)闀衅渌慌渲脮绊懪袛啵?br/>首先看一下SWS位說明：

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賦值判斷的方式也是非常巧妙，首先是RCC_CFGR右移（>>)2位，擠掉了SW位，現(xiàn)在SWS（Switch Status）位在最后面，然后將其和0x03進(jìn)行與運(yùn)算，與運(yùn)算的目的就是：0位清零，1位保留原值（或運(yùn)算目的：0位維持原值不變，1位用于置1）。

所以，和temp進(jìn)行與運(yùn)算0x03的其實(shí)是30bit數(shù)（最后兩位已經(jīng)通過右移2位擠掉了）：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 11，所以就是要取用SWS的位的值，當(dāng)返回值為“10”的時(shí)候，即0x02，代表PLL已經(jīng)被設(shè)置為系統(tǒng)時(shí)鐘，說明RCC_CFGR的配置已經(jīng)生效。