原创 STM32L4低功耗MCU的5个时钟源及使用技巧

STM32L4xx系列MCU基于ARM Cortex-M4，具有FPU内核、高度灵活性和高级外设集，实现了首屈一指的超低功耗性能。这些器件非常适合电池供电的产品，所需供电电压可低至1.71V。

与一般MCU只有4路时钟相比，STM32L4共有5个时钟源（HSE、LSE、 LSI、HSI、MSI），具有多功能的时钟管理，可通过复位和时钟控制器（RCC）外设来管理。以下做简单介绍。

五个时钟源：HSE、LSE、 LSI、HSI、MSI

通过HSE、LSE两个外部振荡器，应用能获得高精度：

◆ HSE时钟（4至80MHz的高速外部时钟），通常用来馈送PLL，并能产生高达80MHz的CPU时钟频率，以及USB控制器和音频时钟所需的独立频率。

◆ LSE（典型的32.768kHz低速外部时钟）一般用于为实时时钟提供低功耗时钟源，不过也能用作LCD时钟。

对于多种不同的任务，STM32L4xx有3个内部振荡器可供选择：

◆ LSI时钟（32kHz低速内部时钟）是超低功耗源，能够馈送实时时钟（精度有限）、LCD控制器和独立看门狗

◆ HSI时钟（16MHz高速内部时钟）是高速电压补偿振荡器。

◆ MSI时钟（100kHz至48MHz多种速率内部时钟）是振荡器，具有可调的频率和低电流消耗。它的工作电流与频率成比例，以便最小化内部振荡器在低CPU频率下的功耗开销。

配置为PLL模式时，该振荡器利用LSE自动校准，能够实现高精度。

RC48可用时，利用时钟恢复系统（HSI48）：内部48MHz时钟源（HSI48）可用于驱动USB、SDMMC或RNG外设。此时钟可在MCO上输出。

此外，STM32L4xx微控制器嵌入了三个PLL，每个都具有多达3个独立输出，并可由HSI、HSE或MSI馈送。这九个输出可分别配置为：

- 系统时钟

- ADC接口时钟

- USB时钟

- 串行音频接口SAI1时钟

- 串行音频接口SAI2时钟

外设时钟的选择

多个其他外设可由非系统时钟提供时钟：USARTx（x= 1、2、3、4、5），LPUART，SWPMI和I2Cx（x=1、2、3、4）接收独立时钟。

消除外设在系统时钟上的限制条件，这可降低系统和APB总线频率，并保持通信外设波特率不变，与系统时钟频率独立。

- 在运行和低功耗运行模式下，所有外设时钟可单独使能或禁用。

- 在睡眠和低功耗睡眠模式下，所有外设时钟也可单独使能或禁用。

HSI和LSI的校准

在成本敏感的应用中，晶体振荡器的价格可能无法忽略。出于这个原因，STM32L4xx提供了多种选择来测量内部振荡器。尽管HSI和MSI是工厂修调的，但它们能在运行时间内进一步修调0.5%个单位，以补偿因温度和电压变化引起的频率偏移。

当应用中存在LSE时，MSI可利用LSE（PLL模式配置）自动校准，从而可能长期达到LSE精确度。该模式可提供USB时钟，具有器件模式中运行所要求的精确度，节约了高速晶振的成本。而且，当MCU从Stop模式退出时，系统时钟在任意频率范围内均可配置为HSI或MSI。这允许在48MHz时直接退出停止模式，无需等待PLL启动时间。