前言

本系列基于復(fù)旦微FM33系列單片機(jī)的DataSheet編寫(xiě)，旨在提供一些開(kāi)發(fā)指南。
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【復(fù)旦微FM33 MCU 外設(shè)開(kāi)發(fā)指南】總集篇

本文章最后更新日期：2024/08/04

本文對(duì)應(yīng)FM33LC0xx DataSheet 第11章——時(shí)鐘管理單元（CMU），部分參數(shù)來(lái)源于 第3章——電參數(shù)。

時(shí)鐘源

系統(tǒng)所有用到的時(shí)鐘都是以下時(shí)鐘源產(chǎn)生的。

1. 高頻RC振蕩器RCHF（RC High Frequency）

RCHF可選的時(shí)鐘頻率為8MHz/16MHz/24MHz，全溫區(qū)最大偏差±1%。
RCHF在上電后即為8MHz的時(shí)鐘頻率，用于MCU完成初始化操作。

2. 中頻RC振蕩器RCMF（RC Middle Frequency）

RCMF的時(shí)鐘頻率為4MHz，全溫區(qū)最大偏差±3%。

3. 低功耗RC振蕩器LPOSC（Low Power OSC）

LPOSC的時(shí)鐘頻率為32kHz，在-40℃最大偏差-6%，在85℃偏差最大4%。

4. 低頻晶體振蕩器XTLF（Crystal Low Frequency）

對(duì)于英文縮寫(xiě)，我認(rèn)為應(yīng)該是因?yàn)閄T和Crystal的發(fā)音很像，所以就用XT代替Crystal（晶振）了。
XTLF只有在有外接晶振的情況下才有時(shí)鐘，其性能應(yīng)該就是取決于外部晶振。
XTLF具有停振檢測(cè)電路，詳見(jiàn)DataSheet第12章——停振檢測(cè)（FDET）

5. 高頻晶體振蕩器XTHF（Crystal High Frequency）

XTHF只有在有外接晶振的情況下才有時(shí)鐘，其性能應(yīng)該就是取決于外部晶振。
XTHF具有停振檢測(cè)電路，詳見(jiàn)DataSheet第12章——停振檢測(cè)（FDET）

重點(diǎn)：注意事項(xiàng)

1. 時(shí)鐘校準(zhǔn)（RCHF/RCMF/LPOSC）

由于每顆芯片的差異，實(shí)際的時(shí)鐘頻率和設(shè)定的時(shí)鐘頻率有一定的差異，向調(diào)校寄存器中寫(xiě)入校準(zhǔn)值可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整時(shí)鐘頻率。
校準(zhǔn)值的讀取
MCU在出廠前，測(cè)試儀會(huì)測(cè)試MCU的時(shí)鐘頻率，并將校準(zhǔn)值寫(xiě)入Flash中供用戶讀取。
需要注意32bit的校驗(yàn)值中，高16位和低16位分別保存校準(zhǔn)值和反碼校驗(yàn)字，在使用前應(yīng)做正反碼校驗(yàn)。

校準(zhǔn)值的寫(xiě)入
由于RCHF上電即為8MHz的頻率，MCU會(huì)自動(dòng)讀取8MHz的時(shí)鐘校準(zhǔn)值并寫(xiě)入寄存器中。
但如果切換其它頻率的時(shí)鐘，就需要我們自己讀取相應(yīng)頻率的時(shí)鐘校準(zhǔn)值，并寫(xiě)入調(diào)校寄存器中了。
（顯然，當(dāng)你從16MHz的時(shí)鐘頻率切換到8MHz時(shí)，也要重新讀取8MHz的時(shí)鐘校準(zhǔn)值寫(xiě)入）

2. 穩(wěn)定性（RCHF/RCMF/LPOSC/XTLF/XTHF）

以RCHF為例，DataSheet上寫(xiě)明，RCHF可以最高配置為24MHz
（其實(shí)RCHF應(yīng)該可以配置為更高的時(shí)鐘頻率，但Flash中沒(méi)有保存其校準(zhǔn)值）
我們可以將高頻率的RCHF作為系統(tǒng)時(shí)鐘并提供給APB總線上掛載的各種外設(shè)

使用內(nèi)置RC振蕩器應(yīng)該注意：
1.更高頻率的RCHF的穩(wěn)定性將變差。如常溫下8MHz的RCHF頻率偏差為0.16MHz，而24MHz的RCHF頻率偏差為0.48MHz
（即偏差的百分比固定，頻率越高偏差越大）
2.高頻率的RCHF高低溫性能將變差。8MHz的RCHF全溫區(qū)偏差為±1%，而24MHz的RC HF全溫區(qū)偏差為±3%
3.相比RCMF，RCHF有更好的全溫區(qū)性能。RCHF為±1%，而RCMF為±3%

顯然在大部分的應(yīng)用場(chǎng)景中可能不差這一點(diǎn)時(shí)鐘偏差，但系統(tǒng)時(shí)鐘的偏差將直接影響APB總線時(shí)鐘，如果你是用定時(shí)器高精度的采集脈沖信號(hào)寬度的話，那就需要注意這些方面的影響了。一旦MCU放入量產(chǎn)產(chǎn)品中，其在各種工況下的穩(wěn)定性就十分重要了。

因此在系統(tǒng)時(shí)鐘要求頻率很高，或穩(wěn)定性要求高的時(shí)候：
1.使用內(nèi)置時(shí)鐘，用8MHz的RCHF，分頻給PLL并等待其鎖定后，將PLL作為系統(tǒng)時(shí)鐘（PLL的高低溫穩(wěn)定性更好）。
2.使用外接晶振，外接晶振的高低溫穩(wěn)定性更好，但要注意其起振時(shí)間慢，可能需要200ms。

3. 起振時(shí)間

外置晶振
前面提到外置晶振其穩(wěn)定性更好，但晶振的起振時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)測(cè)下來(lái)要200ms以上。
起振時(shí)間和晶體振蕩電路的振蕩強(qiáng)度有關(guān)，FM33提供了XTHF的振蕩強(qiáng)度配置寄存器RCC_XTHFCR
但注意不是振蕩強(qiáng)度越強(qiáng)，起振時(shí)間越短的，在振蕩強(qiáng)度和晶振匹配時(shí)，起振時(shí)間是最短的。

RC振蕩器
文檔沒(méi)有寫(xiě)RCHF的起振時(shí)間（有可能是因?yàn)樯想姾驲CHF就自動(dòng)啟動(dòng)，所以這個(gè)參數(shù)沒(méi)什么意義？）
RCMF的起振時(shí)間為10us。
LPOSC的起振時(shí)間為50——100us。

PLL
前面已經(jīng)講過(guò)在高頻的系統(tǒng)時(shí)鐘應(yīng)用中，應(yīng)該使用PLL。
PLL接收到時(shí)鐘輸入后，是需要等待一段時(shí)間才能建立穩(wěn)定的時(shí)鐘輸出的，DataSheet典型值為65us。
因此軟件必須在配置和啟動(dòng)PLL后，等待PLL鎖定后，才可以將PLL配置為系統(tǒng)時(shí)鐘。

如果沒(méi)有等待鎖定就配置為系統(tǒng)時(shí)鐘，就很容易產(chǎn)生一些莫名其妙的錯(cuò)誤
1.在啟動(dòng)PLL和切換系統(tǒng)時(shí)鐘中間的語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)，長(zhǎng)于鎖定時(shí)間，那么就沒(méi)什么問(wèn)題
2. 把初始化階段的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率變高，導(dǎo)致同樣的程序執(zhí)行之間變短，短與鎖定時(shí)間，那很有可能進(jìn)入硬件錯(cuò)誤中斷了

4. FLASH讀寫(xiě)等待周期

在系統(tǒng)時(shí)鐘頻率很高時(shí)，必須按照手冊(cè)要求配置FLS_RDCR寄存器配置FLASH讀寫(xiě)等待周期。

如果沒(méi)有配置正確的FLASH讀寫(xiě)等待周期，就很容易產(chǎn)生一些莫名其妙的錯(cuò)誤
1.程序在這塊板子上好好的，換一塊板子跑不起來(lái)了
2.程序本來(lái)好好的，填了幾句話崩掉了，斷點(diǎn)還打不上

5. 外設(shè)時(shí)鐘頻率

各個(gè)外設(shè)有其上限的工作頻率。以SPI為例，其最高工作頻率為16MHz。
SPI外設(shè)掛載在APB總線上，而APB時(shí)鐘來(lái)源于系統(tǒng)時(shí)鐘。

例：當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘為64MHz時(shí)：
1.APBCLK使用不分頻的系統(tǒng)時(shí)鐘，就必須將SPI的工作時(shí)鐘預(yù)分頻為4分頻或更高分頻。
2.APBCLK使用4分頻的系統(tǒng)時(shí)鐘，SPI工作時(shí)鐘可以不分頻或配置為更高的預(yù)分頻。

應(yīng)用Tips

1. 快速的初始化

在MCU上電后，并不是馬上進(jìn)入main()函數(shù)的。
啟動(dòng)文件告訴我們，系統(tǒng)上電復(fù)位后，在main函數(shù)之前先取SystemInit()函數(shù)的指針并跳轉(zhuǎn)。
因此對(duì)一些要求初始化時(shí)間很短的場(chǎng)合，可以在SystemInit()函數(shù)中將默認(rèn)的8MHz RCHF系統(tǒng)時(shí)鐘更改為更高頻率的時(shí)鐘源。

時(shí)鐘相關(guān)的寄存器

1. 時(shí)鐘管理單元

2. 總線與存儲(chǔ)單元

這里是配置Flash的讀等待周期的寄存器。