單片機默認時鐘和啟動文件講解 單片機庫函數(shù)和寄存器講解

本章為CW32F030C8T6時鐘的參考資料，面向初學者。

第一部分 默認時鐘和啟動文件

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

以CW32F030C8T6單片機為例，他擁有2個內(nèi)部振蕩器，并且可以使用外部振蕩器輸入的脈沖信號作為時鐘。先說內(nèi)部振蕩器，有HSI（高速-high speed、內(nèi)部-internal）和LSI兩個震蕩器，這兩個振蕩器均為RC振蕩器，可以通過配置相關的寄存器來調(diào)整輸出頻率，一般單片機啟動的時候都會使用內(nèi)部振蕩器提供的時鐘，這種RC振蕩器啟動速度很快，價格低廉，非常時候作為啟動時鐘。內(nèi)部低速振蕩器一般不作為內(nèi)核運行的時鐘，而是作為部分外設的時鐘，如rtc定時器（實時時鐘）和看門狗。

對于此款單片機，可以通過下述辦法來判斷單片機上電之后的行為，提示：一般單片機上電之后都會配置主要的時鐘參數(shù)，但配置之后工作狀態(tài)不同，后文會有對比。

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

2.啟動文件由匯編語言編寫，單片機啟動一定會從啟動文件開始，而不是C語言下的main函數(shù)。

3.下圖為啟動文件截圖。

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

1.在執(zhí)行完SystemInit函數(shù)的這三行代碼之后，單片機會正常跳轉到main函數(shù)開始執(zhí)行，就像啟動文件里面寫的那樣。

至此，啟動文件主要部分及系統(tǒng)默認的上電時鐘已講解完。

如果你看不懂C語言，那就去補習C語言。

如果你看不懂為什么這是在操作寄存器，下一部分會教你如何看寄存器。

第二部分 庫函數(shù)和寄存器

我們都知道計算機編程最早使用的是機器語言，也就是用打點紙帶來編程，后續(xù)出現(xiàn)了匯編語言，使用助記符來輔助編程，再到后來的C語言，高級語言誕生，軟件開發(fā)變得更加簡單。但是到計算機這一層，他依然是使用的數(shù)字電路來工作的，至少，開發(fā)者需要操作的東西就算不是數(shù)字電路，也是個寄存器。

計算機發(fā)展中，寄存器被人們用“地址”這個東西來標號，翻開編程手冊（單片機至少有三個手冊是開發(fā)者需要看的，分別是：data_sheet user_program_guide core_program_guide），你會發(fā)現(xiàn)每個寄存器都會有一個地址，到目前為止，32位單片機擁有非常多的寄存器，這些寄存器地址已經(jīng)不會再用最直接的地址累加形式顯示出來（如0x00,0x01,0x02........）。稍微高級一些的單片機都會使用基地址+地址偏移量的形式指示寄存器的地址，如下圖所示：

如果開發(fā)者想要使用位于SYSCTRL這個寄存器組下的分寄存器，如總線時鐘或是PLL時鐘，就需要用基地址+地址偏移量的方式找到這個寄存器，并賦值寄存器來配置。所謂地址偏移量，就是這個寄存器有多少字節(jié)的容量，32位單片機就是4字節(jié)，所以地址偏移量基本上就是4字節(jié)步進來累加的，某些情況會有多個寄存器一起負責一個功能的情況，這個時候偏移量要酌情理解。

那地址代表了寄存器，地址和庫函數(shù)有什么聯(lián)系？C語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，所以你可以在庫函數(shù)看到如下一系列的宏定義：

基地址。

地址強制轉換為結構體指針。

上面那個東西又會被定義成開發(fā)者可以直接操作的寄存器。

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

由于每個寄存器都是32位的，也就是4字節(jié)，由C語言聯(lián)合體和結構體的特性，內(nèi)部的地址是基地址累加的，只需要一個寄存器累加固定的偏移量，就能把結構體成員和單片機內(nèi)的寄存器一一對應起來，這就是寄存器與庫函數(shù)的聯(lián)系。

一旦想通寄存器和庫函數(shù)是怎么聯(lián)系起來的，單片機編程就會變成一個非常簡單的事情，因為庫函數(shù)本質(zhì)上就是在用地址操作去賦值、改寫寄存器，全世界的單片機庫函數(shù)都是如此。在任何時候，開發(fā)者都可以通過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，最開始的就是基地址指針，這個是一個結構體指針，結構體由很多聯(lián)合體構成，指針選擇結構體成員，結構體成員是聯(lián)合體，所以用‘.’的方式選擇了TRIM成員進行賦值，賦的值就是等號右邊的部分。

細說等號右邊的含義。RCC是一個十六進制數(shù)，他被強制轉化為了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制數(shù)，根據(jù)編程手冊，這個十六進制數(shù)表示了RC振蕩器對應48MHz輸出的校準值。

至此，關于第二部分的寄存器-庫函數(shù)聯(lián)系已講解完成，如有錯誤或遺漏，歡迎指正和補充。

總結：

1.單片機啟動并不是從main函數(shù)開始執(zhí)行的，而是從啟動文件規(guī)定的函數(shù)開始執(zhí)行的

2.大部分單片機都會上電自動配置時鐘保證單片機能夠正常工作

3.寄存器和庫函數(shù)通過地址這個東西聯(lián)系在一起，庫函數(shù)本質(zhì)就是在操作寄存器 ?

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