单片机默认时钟和启动文件讲解 单片机库函数和寄存器讲解

本章为CW32F030C8T6时钟的参考资料，面向初学者。

第一部分 默认时钟和启动文件

单片机内部基本由内核、总线、外设组成，这三部分作为数字电路，都需要开发者提供时钟信号才能正常工作。所谓时钟信号，就是周期脉冲信号，由电路分析可知RC振荡电路可以产生稳定的脉冲，故单片机的时钟信号可以由RC振荡器提供。但是RC振荡器提供的时钟信号质量不高，而晶体振荡器依靠压电效应提供稳定的、高质量的时钟信号。

以CW32F030C8T6单片机为例，他拥有2个内部振荡器，并且可以使用外部振荡器输入的脉冲信号作为时钟。先说内部振荡器，有HSI（高速-high speed、内部-internal）和LSI两个震荡器，这两个振荡器均为RC振荡器，可以通过配置相关的寄存器来调整输出频率，一般单片机启动的时候都会使用内部振荡器提供的时钟，这种RC振荡器启动速度很快，价格低廉，非常时候作为启动时钟。内部低速振荡器一般不作为内核运行的时钟，而是作为部分外设的时钟，如rtc定时器（实时时钟）和看门狗。

对于此款单片机，可以通过下述办法来判断单片机上电之后的行为，提示：一般单片机上电之后都会配置主要的时钟参数，但配置之后工作状态不同，后文会有对比。

1.找到单片机的启动文件，启动文件以“.s”后缀出现，意为start_up。

2.启动文件由汇编语言编写，单片机启动一定会从启动文件开始，而不是C语言下的main函数。

3.下图为启动文件截图。

4.在上方文件中找到那个叫SystemInit的东西，这是个函数名字，一般来讲都可以在厂商提供的库函数中找到，cw32的在下面这个图的文件里

1.在执行完SystemInit函数的这三行代码之后，单片机会正常跳转到main函数开始执行，就像启动文件里面写的那样。

至此，启动文件主要部分及系统默认的上电时钟已讲解完。

如果你看不懂C语言，那就去补习C语言。

如果你看不懂为什么这是在操作寄存器，下一部分会教你如何看寄存器。

第二部分 库函数和寄存器

我们都知道计算机编程最早使用的是机器语言，也就是用打点纸带来编程，后续出现了汇编语言，使用助记符来辅助编程，再到后来的C语言，高级语言诞生，软件开发变得更加简单。但是到计算机这一层，他依然是使用的数字电路来工作的，至少，开发者需要操作的东西就算不是数字电路，也是个寄存器。

计算机发展中，寄存器被人们用“地址”这个东西来标号，翻开编程手册（单片机至少有三个手册是开发者需要看的，分别是：data_sheet user_program_guide core_program_guide），你会发现每个寄存器都会有一个地址，到目前为止，32位单片机拥有非常多的寄存器，这些寄存器地址已经不会再用最直接的地址累加形式显示出来（如0x00,0x01,0x02........）。稍微高级一些的单片机都会使用基地址+地址偏移量的形式指示寄存器的地址，如下图所示：

如果开发者想要使用位于SYSCTRL这个寄存器组下的分寄存器，如总线时钟或是PLL时钟，就需要用基地址+地址偏移量的方式找到这个寄存器，并赋值寄存器来配置。所谓地址偏移量，就是这个寄存器有多少字节的容量，32位单片机就是4字节，所以地址偏移量基本上就是4字节步进来累加的，某些情况会有多个寄存器一起负责一个功能的情况，这个时候偏移量要酌情理解。

那地址代表了寄存器，地址和库函数有什么联系？C语言最精髓的东西是什么？那必然是指针，指针就用的是这种“以地址指示参数位置”的办法，所以你可以在库函数看到如下一系列的宏定义：

基地址。

地址强制转换为结构体指针。

上面那个东西又会被定义成开发者可以直接操作的寄存器。

  有朋友肯定会问，这里只有一个基地址，为什么可以用CW_SYSCTRL->REG的形式操作很多寄存器呢？

由于每个寄存器都是32位的，也就是4字节，由C语言联合体和结构体的特性，内部的地址是基地址累加的，只需要一个寄存器累加固定的偏移量，就能把结构体成员和单片机内的寄存器一一对应起来，这就是寄存器与库函数的联系。

一旦想通寄存器和库函数是怎么联系起来的，单片机编程就会变成一个非常简单的事情，因为库函数本质上就是在用地址操作去赋值、改写寄存器，全世界的单片机库函数都是如此。在任何时候，开发者都可以通过直接赋值寄存器的办法去完成自己期望的配置。

现在我们回头看cw32系统初始化函数的最后两行，最开始的就是基地址指针，这个是一个结构体指针，结构体由很多联合体构成，指针选择结构体成员，结构体成员是联合体，所以用‘.’的方式选择了TRIM成员进行赋值，赋的值就是等号右边的部分。

细说等号右边的含义。RCC是一个十六进制数，他被强制转化为了16位指针类型，并在赋值之前解引用被变成了本身的值，即前文提到的十六进制数，根据编程手册，这个十六进制数表示了RC振荡器对应48MHz输出的校准值。

至此，关于第二部分的寄存器-库函数联系已讲解完成，如有错误或遗漏，欢迎指正和补充。

总结：

1.单片机启动并不是从main函数开始执行的，而是从启动文件规定的函数开始执行的

2.大部分单片机都会上电自动配置时钟保证单片机能够正常工作

3.寄存器和库函数通过地址这个东西联系在一起，库函数本质就是在操作寄存器  

 

　　审核编辑：汤梓红