文章目录

• 搭建机器人电控系统——MCU基石
• 时钟配置
• • 参考手册中的时钟树
  • 时钟软件配置

搭建机器人电控系统——MCU基石

在上一章中，我讲解了搭建一个机器人电控系统的前期准备工作，包括电源的选择和主控的开发，经过一些基础的单片机任务之后，现在你应该对单片机的一些编程习惯有了掌握。

在本章中，我将会按照一个机器人的底盘到上层机构的顺序，单独来对每一个机构的电控部分进行讲解。从中分别来详细展示运动模型、通信协议、PWM输出和算法部分，从而让你学会如何用MCU去控制每个部分机构的运动。

不过在这之前，我会以STM32F407为例，先补充一些关于MCU的基本知识原理：

STM32系统架构
STM32时钟配置
GPIO原理
中断NVIC与EXTI

时钟配置

在画一块主控的讲解中，曾经讲解过一个晶振电路。晶振好比单片机的心脏，如果没有心脏起跳，单片机也将无法在正常工作，单片机收到一个脉冲，就执行一次或多次指令。

参考手册中的时钟树

再查看STM32F4参考手册中的时钟树，现在来看就很清晰了。我们把时钟树分成两半来看，左边的那条主干就是时钟信 的输入；而右边讲的是时钟信 到了哪里，也就是什么地方需要时钟信 ，需要多大的时钟信 ：

左端时钟信 输入线：

• 输出
  输出②：时钟信 输出引脚，即MCU系统的时钟信 可以通过某个引脚输出，通过示波器可以看到时钟信 的变换波形，并且你可以选择分频系数。
  RCC_MCO1Config(RCC_MCO_X,RCC_MCO1Div_X);
  可以作为输出的时钟信 ：SYSCLK、HSI、HSE、PLLCLK_Div2

外设总线AHB：

以上，这就是为什么我们在编所有程序的时候，第一就是要使能那个功能对应的时钟，只有时钟信 到达了，整个功能才能开始工作。

现在让我们来看一个串口时钟配置的例子：

HSI、HSE、PLLCLK通过SW进行选择后得到SYSCLK，再得到AHB线时钟和APB线时钟。

外设USART1挂载在APB2总线上，所以先要对APB2总线时钟进行使能，让时钟信 能够到达外设USART1。

外设GPIOA挂载在AHB1上，所以先对AHB1总线时钟进行使能，让时钟信 能够到达外设GPIOA。

时钟软件配置

我们讲了很多选择器，选择哪个是不确定的。很多分频器，分频系数是不确定的。但是你会发现在我们串口使能并没有选择这些参数，仅仅是使能打开了那个通道。事实上，这些参数都在你开发一个主控导入的那一系列启动文件中所定义了。所以在本节中，将会介绍软件上是如何决定这些参数的。
①参数一：单片机选择了哪个时钟源r> system_stm32f4xx.c文件：

由说明备注知道，这个文件有两个函数：

①SystemInit()：设置系统时钟函数，包括：

• 时钟源是哪个li>
• PLL锁相环中的系数是多少li>
• AHB/APB预分频器的分频是多少r> （看，是不是解决了之前参数的问题）

②SystemCoreClockUpdate()：用于更新变量SystemCoreClock ，这个变量的赋值是HCLK或者说主频，这个变量被用于去实现Cortex内核自带的那个定时器，用于程序延时。

整个文件的工作过程：

单片机上电复位/或按键复位后，程序先执行startup_stm32f4xx.s启动函数，启动函数中默认选择HSI（16MHZ）作为时钟源。system_stm32f4xx.c在startup_stm32f4xx.s中被调用，执行其中的SystemInit()函数，而在这个函数中除了复位一些寄存器的初始位置外，经过了一个叫做SetSysClock()的函数：

这个函数是这样的：

• HSI（16MHZ）
• HSE（4—25MHZ）
• PLLCLK（HSE经过PLL锁相环得到）

由此我们得出结论：在MCU的启动过程中，先默认把HSI（16MHZ）作为时钟源启动，然后再经过SystemInit()中的SetSysClock()函数，将HSE作为时钟源经过PLL锁相环后的时钟作为真正的系统时钟！

②参数二：分频系数是多少strong>

现在我们知道了单片机选择的时钟的具体路线，现在关键就是如何确定路线上的分频系数，这些分频系数包括：分频系数M，倍频系数N，分频系数P，如下图。

根据公式计算：系统时钟SYSCLK=8MHZ*N/M/P=168MHZ，即SYSCLK的最大频率：

• 第一句话告诉我们：系统默认运行出来的系统时钟频率为168MHZ，这也应证了我们之前的理论。
• 第二句话告诉我们：HCLK=SYSCLK/1，即AHB时钟线频率=SYSCLK=168MHZ。
• 第三句话告诉我们：PCLK2=HCLK/2，即APB2时钟线频率=HCLK/2=84MHZ。
• 第四句话告诉我们：PCLK1=HCLK/4，即APB1时钟线频率=HCLK/4=42MHZ。

以上是分频系数的选择，这是初始化默认的分频，当然你可以改成其他分频。

其实在system_stm32f4xx.c开头的表格中已经告诉过我们所有参数的默认值：

挂载在AHB2上的设备：

挂载在APB1上的设备：

回到串口那个问题

为什么使能是这样写的p>