3. 系统时钟与定时器：时钟树详解与实战

时钟，是微控制器的「心跳」。没有时钟，芯片就是一块死硅。CMS32 的时钟树不算复杂，但坑不少。我刚开始用的时候，就因为在时钟配置上偷懒，导致串口波特率怎么都对不上。嗯，今天咱们把这部分彻底理清楚。

3.1 时钟树概览

CMS32 的时钟源主要有三个：HSI（高速内部振荡器）、HSE（高速外部晶振）和 PLL（锁相环倍频）。它们的关系，我画了张图，你一看就明白。

3.2 HSI、HSE 与 PLL 配置

说白了，选哪个时钟源，取决于你的应用场景。如果只是跑个流水灯，HSI 够用。但要做串口通信，我建议你老老实实用 HSE 加 PLL。

3.2.1 HSI 内部振荡器

HSI 上电默认开启，频率 8 MHz。优点是快——芯片一通电就能跑。缺点是温度漂移大。我在做一款工业传感器时，环境温度从 25°C 升到 85°C，HSI 频率漂了将近 3%，串口直接乱码。从那以后，只要涉及通信，我必用 HSE。

3.2.2 HSE 外部晶振

HSE 需要接 4~16 MHz 的晶振。我个人习惯用 8 MHz，因为这样 PLL 倍频到 72 MHz 刚好是整数倍（×9）。配置时要注意：晶振的两个引脚要加 20pF 左右的负载电容，别省。

3.2.3 PLL 锁相环倍频

PLL 可以把 HSI 或 HSE 倍频到更高频率。CMS32 最高支持 72 MHz。配置时注意分频系数，别超了。我见过有人把 PLL 配到 80 MHz，芯片直接不工作——嗯，超频不是这么玩的。

// 时钟配置示例：HSE 8 MHz → PLL → 72 MHz
void SystemClock_Config(void)
{
    // 1. 使能 HSE
    RCC->CR |= RCC_CR_HSEON;
    while(!(RCC->CR & RCC_CR_HSERDY));  // 等待稳定

    // 2. 配置 PLL：8 MHz × 9 = 72 MHz
    RCC->CFGR |= RCC_CFGR_PLLSRC_HSE;   // PLL 源选 HSE
    RCC->CFGR |= RCC_CFGR_PLLMUL_9;     // 9 倍频

    // 3. 使能 PLL
    RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;
    while(!(RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY));

    // 4. 切换系统时钟为 PLL
    RCC->CFGR |= RCC_CFGR_SW_PLL;
    while((RCC->CFGR & RCC_CFGR_SWS) != RCC_CFGR_SWS_PLL);
}

3.3 SysTick 滴答定时器

SysTick 是 Cortex-M 内核自带的 24 位递减计数器。它不占用外设定时器资源，非常适合做系统心跳。说白了，它就是给你提供一个「每隔 1 毫秒干点啥」的机制。

3.3.1 SysTick 配置

配置很简单：设置重装载值，使能中断。重装载值 = 系统时钟频率 / 1000。比如 72 MHz 下，就是 72000。

// SysTick 1ms 中断配置
void SysTick_Init(void)
{
    // 重装载值 = 72000000 / 1000 = 72000
    SysTick->LOAD = 72000 - 1;
    SysTick->VAL  = 0;
    SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
                    SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   |
                    SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

// 中断服务函数
void SysTick_Handler(void)
{
    static uint32_t ms_counter = 0;
    ms_counter++;
    // 这里可以放你的 1ms 周期性任务
}

3.4 通用定时器 PWM 输出

通用定时器（TIM2~TIM5）可以输出 PWM 波形。PWM 有两个关键参数：频率和占空比。频率由定时器的时钟和自动重装载值决定，占空比由比较值决定。

3.4.1 PWM 配置步骤

1. 使能定时器时钟
2. 配置 GPIO 为复用推挽输出
3. 设置定时器的 PSC（预分频器）和 ARR（自动重装载值）
4. 设置 CCR（捕获比较寄存器）决定占空比
5. 配置输出比较模式为 PWM1 或 PWM2
6. 使能定时器

// PWM 输出配置：1 kHz，50% 占空比
void PWM_Init(void)
{
    // 假设 TIM2 时钟为 72 MHz
    TIM2->PSC = 72 - 1;      // 预分频：72 MHz / 72 = 1 MHz
    TIM2->ARR = 1000 - 1;    // 自动重装载：1 MHz / 1000 = 1 kHz
    TIM2->CCR1 = 500;        // 比较值：50% 占空比

    TIM2->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC1M_1 | TIM_CCMR1_OC1M_2;  // PWM1 模式
    TIM2->CCER  |= TIM_CCER_CC1E;                         // 使能输出

    TIM2->CR1   |= TIM_CR1_CEN;                           // 启动定时器
}

3.5 输入捕获测量脉宽

输入捕获可以测量外部信号的脉宽或频率。原理很简单：定时器捕获到上升沿时记录当前计数值，捕获到下降沿时再记录一次。两次的差值就是高电平脉宽。

3.5.1 配置与实现

我做过一个遥控器解码的项目，就是用输入捕获测量每个脉冲的宽度。配置时注意：捕获通道的 GPIO 要配置为输入，且开启滤波，防止毛刺干扰。

// 输入捕获配置：测量高电平脉宽
void InputCapture_Init(void)
{
    TIM3->PSC = 72 - 1;      // 1 MHz 计数频率，每个 tick = 1 us
    TIM3->ARR = 0xFFFF;      // 最大计数值

    // 配置通道 1 为输入捕获，上升沿触发
    TIM3->CCMR1 |= TIM_CCMR1_CC1S_0;          // 通道 1 映射到 TI1
    TIM3->CCER  |= TIM_CCER_CC1P;             // 上升沿捕获
    TIM3->CCER  |= TIM_CCER_CC1E;             // 使能捕获

    TIM3->CR1   |= TIM_CR1_CEN;               // 启动定时器
}

// 中断中读取捕获值
void TIM3_IRQHandler(void)
{
    if(TIM3->SR & TIM_SR_CC1IF)
    {
        uint16_t capture_val = TIM3->CCR1;     // 读取捕获值
        // 计算脉宽 = capture_val × 1 us
        TIM3->SR &= ~TIM_SR_CC1IF;
    }
}

3.6 定时器参数速查表

好了，时钟和定时器这部分就聊到这儿。记住一句话：时钟是基础，定时器是工具。基础打牢了，后面做串口 Bootloader 才稳当。