СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2013

В ВЕДЕНИЕ Система тактирования микрокон троллера является основным функци ональным блоком, синхронизирую щим все процессы и определяющим скорость их выполнения. От правиль ной настройки данного блока зависит эффективность работы микрокон троллера, успешное выполнение воз лагаемой на него задачи. Поэтому важ но уделить рассмотрению системы тактирования особое внимание, поняв её архитектуру и назначение всех со ставляющих элементов. А РХИТЕКТУРА Система тактирования микрокон троллеров серии STM32 от компании STMicroelectronics [1] имеет достаточно сложную архитектуру, позволяющую расширить их возможности при ис пользовании в разнообразных уст ройствах, гибко и точно настроить под конкретную задачу. Структурная схема системы тактиро вания STM32 приведена на рисунке 1. Основной системной тактовой час тотоймикроконтроллера является сиг нал SYSCLK. Как видно из схемы, в качестве источника импульсов систем ной тактовой частоты SYSCLK микро контроллеров STM32 может быть ис пользован внутренний HSI RC генера тор c частотой 8 МГц или генератор HSEOSC с внешним кварцевымрезона тором или внешним источником так товых импульсов. Генератор HSE (High Speed Exter nal) может работать на частоте от 4 до 24 МГц с внешним резонатором, подключённым к выводам OSC_IN и OSC_OUT. Допускается также подклю чение внешнего источника тактовых импульсов частотой от 1 до 24 МГц и скважностью 50% к входу OSC_IN, как показано на рисунке 2. ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 18 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2013 Настройка многих элементов сис темы тактирования осуществляется программно с помощью конфигура ционных регистров микроконтролле ра, представленных в таблице. Внешний генератор HSE по умолча ниюотключён и его включение произ водится с помощью бита HSEON ре гистра RCC_CR. При работе генератора с внешним сигналомнеобходимо уста новить в единичное состояние бит HSEBYP регистра RCC_CR. После включения HSE и его выхода на рабочий режим устанавливается бит HSERDY регистра RCC_CR и гене рируется прерывание, если это разре шено в разряде HSERDYIE регистра RCC_CIR. Сигнал HSE может быть ис пользован в качестве системного так тового сигнала, а также поступать че рез программный делитель на блок умножения. Блок HSI (High Speed Internal) пред ставляет собой встроенный RC гене ратор с частотой 8 МГц. При включе нии микроконтроллер автоматически запускается от тактовой частоты HSI. Генератор HSI начинает работать при появлении питающего напряже ния VCC и после выхода в нормальный устойчивый режим работы устанавли вает битовый флаг HSIRDY в регистре RCC_CR. Производитель гарантирует стабильность частоты от –1,9 до +1,3% при изменении температуры мик роконтроллера от 0 до 70 ° C соответ ственно. При запуске микроконтрол лера заводское калибровочное значе ние автоматически заносится в биты HSICAL[7:0] регистра RCC_CR (см. табл.). Для компенсации воздействия окружа ющей температуры и изменений пи тающего напряжения имеется возмож ность дополнять калибровочное зна чение записью битов HSITRIM[4:0] указанного регистра. После сброса в нём находится число 16, т.е. середи на диапазона регулировки. Измене ние младшего разряда HSITRIM позво ляет подстроить частоту генератора HSI приблизительно на 40 кГц. Таким образом, 5 разрядов HSITRIM[4:0] поз воляют осуществить подстройку час тоты от 0 до 1280 кГц. Тактовая частота от генератора HSI может быть использована непосред ственно как источник системной час тотыили поступать в блок умножителя частоты после предварительного де лителя на 2. Достоинством использования гене ратора HSI является малое время нача ла генерации тактовой частоты после подачи питания и отсутствие необхо димости в использовании дополни тельных электронных компонентов для работы микроконтроллера. Недо статком – низкая стабильность часто ты генерируемого сигнала и увеличе ние погрешности при умножении час тоты в блоке PLLMUL. Генератор HSI может быть вклю чён или отключён управлением бита HSION регистра RCC_CR. Сигналы от генераторов HSI и HSE проходят, соответственно, через дели тель на два или программный делитель PREDIV1, поступая затем на мульти плексор PLLSRC, выбирающий один из этих сигналов для последующей обра ботки. Далее один из сигналов поступа ет на умножитель частоты PLLMUL (Phase Locked Loop) на основе генера тора с ФАПЧ с программным коэффи циентом, позволяющим кратно увели чить частоту от 2 до 16 раз. Выход умножителя подключён к мультиплек сору SW, с помощью которого про граммно выбирается один из трёх сформированных ранее сигналов от HSI, PLLMUL или HSE. Этот сигнал ис пользуется в качестве системной так товой частоты SYSCLK, и его частота не должна превышать 24 МГц для дан ного типа микроконтроллера. По умолчанию умножитель отклю чён, и его включение осуществля ется битом PLLON регистра RCC_CR. После включения PLL и его выхода в Современные 32 разрядные ARM микроконтроллеры серии STM32: система тактирования Олег Вальпа (г. Миасс, Челябинская обл.) Приведено описание системы тактирования 32 разрядных ARM микроконтроллеров серии STM32 от компании STMicroelectronics. Рассмотрена архитектура системы тактирования, состав её регистров и примеры программ инициализации. ©СТА-ПРЕСС