Coretex-M0的简单介绍

stm32F072c8t6基于ARM Cortex-M0 内核，主频48MHz，16KB SRAM

• 32 位
• F0系列，带USB外设的基础款
• 48引脚
• 64KB Flash
• LQFP封装
• 工作温度-40°C ~ 85°C

时钟

时钟是进行MCU编程时首先就要配置的选项。

SYSCLK系统时钟

我们需要根据功能复杂程度，决定CPU执行指令的速度（工作频率），因为这直接和功耗挂钩，简单的功能使用低功耗，低频率工作模式，复杂功能就让CPU跑满频率，同时意味着更高功耗。

（为什么一定要时间间隔相同的周期，我执行一会快一会满不行吗？）

使用稳定的时钟频率，是由MCU的CPU设计决定的：

• 全局寄存器触发机制
  现代 CPU 是标准的同步数字电路。其内部所有的寄存器（D触发器）在硬件设计上，被强制规定为只在时钟波形的特定边缘（如上升沿）统一进行数据的锁存和状态更新。时钟的跳变沿，就是全芯片统一行动的唯一“发令枪”。
• 流水线与微架构调度的“硬编码”（Cortex-M0是三级流水线设计）
  CPU 内部的指令执行是极其严密的流水线作业（取指、译码、执行）。在芯片设计时，调度中心逻辑已经被硬编码为固定模式（例如：固定预期工位A在1个节拍内交出数据，工位B在2个节拍内算完）。 这种基于计数的调度逻辑，完全依赖于一个绝对等长、恒定匀速的时钟节拍器。如果节拍忽快忽慢，流水线上的指令交接就会发生严重的数据踩踏（读取冲突或写入覆盖），导致 CPU 状态机瞬间崩溃死机。

外设时钟

外设也需要时钟信号来同步，它们接入同频率的时钟信号，就可以保证其工作严格受到CPU控制，按照预期的时序进行数据交换和状态更新。 某些外设的协议还会规定工作频率，如USB协议规定了使用48MHz的时钟频率。

编程要做的工作

我们需要为CPU配置工作时钟，也就是SYSCLK；以及为需要使用的外设配置工作时钟。

时钟来源

时钟源可以是内部振荡器（如HSI）或外部晶振（如HSE）。 stm32f072c8t6有内置的8MHz高速内部振荡器（HSI），也可以连接一个外部晶振（HSE）来提供更稳定的时钟信号。

时钟树

时钟树规定了时钟信号如何从源头分配到CPU和外设。

SYSCLK配置

stm32f072c8t6内置有HSI和HSI48两种RC振荡时钟，但是RC振荡时钟容易受干扰，所以CPU时钟通常使用外部石英晶振HSE。

理论上SYSCLK可选的时钟信号有四个：

• HSI：8MHz内部振荡器
• HSI48：48MHz内部振荡器，专门为USB外设提供时钟
• HSE：外部晶振，通常是8MHz
• PLLCLK：通过PLL倍频后的时钟信号，可以从HSI或HSE源生成更高频率的SYSCLK

stm32f072c8t6的SYSCLK配置（stmcubemx软件截图）：

PLLCLK

上节引出PLLCLK，PLLCLK是可用的第二来源的时钟信号，因为它是通过PLL倍频原始时钟信号得到的，可以提供更高频率的时钟信号。 PLL是可编程锁相环，它可以成倍放大输入时钟信号，其输出的时钟信号就是PLLCLK。

stm32f072c8t6中PLLCLK的配置：

如图，输入HSE的8MHz信号，那么输出的就是48MHz信号，可以用于CPU时钟和USB外设时钟。

参考资料

1. [英] Joseph Yiu, ARM Cortex-M0与Cortex-M0+权威指南(第2版) [M]. 吴常玉, 张淑, 吴卫东, 译. 北京: 清华大学出版社, 2017.
2. STMicroelectronics, RM0091: STM32F0x1/STM32F0x2/STM32F0x8 advanced Arm®-based 32-bit MCUs, Reference manual, Rev 10, 2022.