單片機(jī)默認(rèn)時(shí)鐘和啟動(dòng)文件講解單片機(jī)庫(kù)函數(shù)和寄存器講解

本章為CW32F030C8T6時(shí)鐘的參考資料，面向初學(xué)者。

第一部分默認(rèn)時(shí)鐘和啟動(dòng)文件

單片機(jī)內(nèi)部基本由內(nèi)核、總線、外設(shè)組成，這三部分作為數(shù)字電路，都需要開(kāi)發(fā)者提供時(shí)鐘信號(hào)才能正常工作。所謂時(shí)鐘信號(hào)，就是周期脈沖信號(hào)，由電路分析可知RC振蕩電路可以產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖，故單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)可以由RC振蕩器提供。但是RC振蕩器提供的時(shí)鐘信號(hào)質(zhì)量不高，而晶體振蕩器依靠壓電效應(yīng)提供穩(wěn)定的、高質(zhì)量的時(shí)鐘信號(hào)。

以CW32F030C8T6單片機(jī)為例，他擁有2個(gè)內(nèi)部振蕩器，并且可以使用外部振蕩器輸入的脈沖信號(hào)作為時(shí)鐘。先說(shuō)內(nèi)部振蕩器，有HSI（高速-high speed、內(nèi)部-internal）和LSI兩個(gè)震蕩器，這兩個(gè)振蕩器均為RC振蕩器，可以通過(guò)配置相關(guān)的寄存器來(lái)調(diào)整輸出頻率，一般單片機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候都會(huì)使用內(nèi)部振蕩器提供的時(shí)鐘，這種RC振蕩器啟動(dòng)速度很快，價(jià)格低廉，非常時(shí)候作為啟動(dòng)時(shí)鐘。內(nèi)部低速振蕩器一般不作為內(nèi)核運(yùn)行的時(shí)鐘，而是作為部分外設(shè)的時(shí)鐘，如rtc定時(shí)器（實(shí)時(shí)時(shí)鐘）和看門(mén)狗。

對(duì)于此款單片機(jī)，可以通過(guò)下述辦法來(lái)判斷單片機(jī)上電之后的行為，提示：一般單片機(jī)上電之后都會(huì)配置主要的時(shí)鐘參數(shù)，但配置之后工作狀態(tài)不同，后文會(huì)有對(duì)比。

1.找到單片機(jī)的啟動(dòng)文件，啟動(dòng)文件以“.s”后綴出現(xiàn)，意為start_up。

2.啟動(dòng)文件由匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，單片機(jī)啟動(dòng)一定會(huì)從啟動(dòng)文件開(kāi)始，而不是C語(yǔ)言下的main函數(shù)。

3.下圖為啟動(dòng)文件截圖。

4.在上方文件中找到那個(gè)叫SystemInit的東西，這是個(gè)函數(shù)名字，一般來(lái)講都可以在廠商提供的庫(kù)函數(shù)中找到，cw32的在下面這個(gè)圖的文件里

1.在執(zhí)行完SystemInit函數(shù)的這三行代碼之后，單片機(jī)會(huì)正常跳轉(zhuǎn)到main函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行，就像啟動(dòng)文件里面寫(xiě)的那樣。

至此，啟動(dòng)文件主要部分及系統(tǒng)默認(rèn)的上電時(shí)鐘已講解完。

如果你看不懂C語(yǔ)言，那就去補(bǔ)習(xí)C語(yǔ)言。

如果你看不懂為什么這是在操作寄存器，下一部分會(huì)教你如何看寄存器。

第二部分庫(kù)函數(shù)和寄存器

我們都知道計(jì)算機(jī)編程最早使用的是機(jī)器語(yǔ)言，也就是用打點(diǎn)紙帶來(lái)編程，后續(xù)出現(xiàn)了匯編語(yǔ)言，使用助記符來(lái)輔助編程，再到后來(lái)的C語(yǔ)言，高級(jí)語(yǔ)言誕生，軟件開(kāi)發(fā)變得更加簡(jiǎn)單。但是到計(jì)算機(jī)這一層，他依然是使用的數(shù)字電路來(lái)工作的，至少，開(kāi)發(fā)者需要操作的東西就算不是數(shù)字電路，也是個(gè)寄存器。

計(jì)算機(jī)發(fā)展中，寄存器被人們用“地址”這個(gè)東西來(lái)標(biāo)號(hào)，翻開(kāi)編程手冊(cè)（單片機(jī)至少有三個(gè)手冊(cè)是開(kāi)發(fā)者需要看的，分別是：data_sheet user_program_guide core_program_guide），你會(huì)發(fā)現(xiàn)每個(gè)寄存器都會(huì)有一個(gè)地址，到目前為止，32位單片機(jī)擁有非常多的寄存器，這些寄存器地址已經(jīng)不會(huì)再用最直接的地址累加形式顯示出來(lái)（如0x00,0x01,0x02........）。稍微高級(jí)一些的單片機(jī)都會(huì)使用基地址+地址偏移量的形式指示寄存器的地址，如下圖所示：

如果開(kāi)發(fā)者想要使用位于SYSCTRL這個(gè)寄存器組下的分寄存器，如總線時(shí)鐘或是PLL時(shí)鐘，就需要用基地址+地址偏移量的方式找到這個(gè)寄存器，并賦值寄存器來(lái)配置。所謂地址偏移量，就是這個(gè)寄存器有多少字節(jié)的容量，32位單片機(jī)就是4字節(jié)，所以地址偏移量基本上就是4字節(jié)步進(jìn)來(lái)累加的，某些情況會(huì)有多個(gè)寄存器一起負(fù)責(zé)一個(gè)功能的情況，這個(gè)時(shí)候偏移量要酌情理解。

那地址代表了寄存器，地址和庫(kù)函數(shù)有什么聯(lián)系？C語(yǔ)言最精髓的東西是什么？那必然是指針，指針就用的是這種“以地址指示參數(shù)位置”的辦法，所以你可以在庫(kù)函數(shù)看到如下一系列的宏定義：

基地址。

地址強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)體指針。

上面那個(gè)東西又會(huì)被定義成開(kāi)發(fā)者可以直接操作的寄存器。

? 有朋友肯定會(huì)問(wèn)，這里只有一個(gè)基地址，為什么可以用CW_SYSCTRL->REG的形式操作很多寄存器呢？

由于每個(gè)寄存器都是32位的，也就是4字節(jié)，由C語(yǔ)言聯(lián)合體和結(jié)構(gòu)體的特性，內(nèi)部的地址是基地址累加的，只需要一個(gè)寄存器累加固定的偏移量，就能把結(jié)構(gòu)體成員和單片機(jī)內(nèi)的寄存器一一對(duì)應(yīng)起來(lái)，這就是寄存器與庫(kù)函數(shù)的聯(lián)系。

一旦想通寄存器和庫(kù)函數(shù)是怎么聯(lián)系起來(lái)的，單片機(jī)編程就會(huì)變成一個(gè)非常簡(jiǎn)單的事情，因?yàn)閹?kù)函數(shù)本質(zhì)上就是在用地址操作去賦值、改寫(xiě)寄存器，全世界的單片機(jī)庫(kù)函數(shù)都是如此。在任何時(shí)候，開(kāi)發(fā)者都可以通過(guò)直接賦值寄存器的辦法去完成自己期望的配置。

現(xiàn)在我們回頭看cw32系統(tǒng)初始化函數(shù)的最后兩行，最開(kāi)始的就是基地址指針，這個(gè)是一個(gè)結(jié)構(gòu)體指針，結(jié)構(gòu)體由很多聯(lián)合體構(gòu)成，指針選擇結(jié)構(gòu)體成員，結(jié)構(gòu)體成員是聯(lián)合體，所以用‘.’的方式選擇了TRIM成員進(jìn)行賦值，賦的值就是等號(hào)右邊的部分。

細(xì)說(shuō)等號(hào)右邊的含義。RCC是一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)，他被強(qiáng)制轉(zhuǎn)化為了16位指針類型，并在賦值之前解引用被變成了本身的值，即前文提到的十六進(jìn)制數(shù)，根據(jù)編程手冊(cè)，這個(gè)十六進(jìn)制數(shù)表示了RC振蕩器對(duì)應(yīng)48MHz輸出的校準(zhǔn)值。