MCU外设初始化：为什么参数配置必须优先于使能

在微控制器领域，初始化参数配置阶段至关重要。此时，虽无电源驱动，但微控制器在使能信号到来前，借初始化参数配置这一精细步骤，开启关键准备进程。初始化参数配置如同物理坐标锚定、逻辑指令部署、内在秩序预设，各参数像深埋沃土的种子，坐标、朝向、深度经精密计算，为未来指令运行奠定基础。

下面以国科安芯的MCU芯片AS32A601为例，详细展示下MCU这一严格的设计特性：

‌1. ‌外设检测阶段‌：MCU会尝试检测外设可用性，然后才开始执行用户代码。

2. 时钟树配置‌：系统时钟(CK_SYS)、AHB、APB等总线时钟必须在其他外设初始化前完成配置。

为什么参数要在使能前配置？

避免电平跳变‌：

  • GPIO复用模式下，若先使能外设再配置复用选择器，会导致短暂电平变化。
  • 普通输出IO默认输出低电平，若先使能再设置高电平，会出现短暂低脉冲。

‌ 防止硬件冲突‌：

  • 时钟使能必须在外设初始化之前，否则会导致外设无法正常工作。
  • 寄存器默认值可能不符合应用需求，直接使能可能导致意外行为。

确保稳定状态‌：

  • 外设使能前需要建立正确的时钟源、中断优先级等基础环境。
  • 参数配置需要一定时间生效，立即使能可能导致功能异常。

时钟配置

  1. 通过阅读芯片手册，确认好项目所需外设所在时钟
  2. 确保时钟最先配置，再去配置外设

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void Systemclock_Init()

{

    //注意：此处需要开启系统总线级的时钟配置，具体外设时钟配置可在各模块初始化函数中具体开启,具体请参考时钟树或者下图注释

    //      1. 使用串口时，由于串口挂在APB0总线下，需要在此处开启AXIBUS3时钟、AXI4TOAPB0时钟以及APBBUS0时钟。

    //      2. 使用延时函数时，需要开启CLINT时钟

    //      3. 使用eflash、qspi时，需要开启AXIBUS3时钟、AXILITEBUS2时钟

     

    /* AXIBus3 clock operation Guide*/

    AXIBUS3_CLK_ENABLE();

    AXI4TOAPB0_CLK_ENABLE();

    APBBUS0_CLK_ENABLE();

    AXI4TOAPB1_CLK_ENABLE();

    APBBUS1_CLK_ENABLE();

    AXILITEBUS1_CLK_ENABLE();

    AXILITEBUS2_CLK_ENABLE();

    EFLASH_CLK_ENABLE();  

    PLIC_CLK_ENABLE();

    CLINT_CLK_ENABLE();

     

    SMU_PLLInitTypeDef SMU_PLLInitStruct;

    SMU_ClockInitTypeDef SMU_ClockInitStruct;

   

    /* Set PLL parameters values */

    SMU_PLLInitStruct.OscillatorType = SMU_OSCILLATORTYPE_OSC;

    SMU_PLLInitStruct.FIRCOscState = DISABLE;

    SMU_PLLInitStruct.FIRCCalibrationValue = 0x00;

    SMU_PLLInitStruct.PLLConfig.PLLState = ENABLE;

    SMU_PLLInitStruct.PLLConfig.PLLSource = SMU_PLLCLK_OSC;

    SMU_PLLInitStruct.PLLConfig.PLLDivR = 0x01;

    SMU_PLLInitStruct.PLLConfig.PLLDivQ = 0x01;

    SMU_PLLInitStruct.PLLConfig.PLLDivN = 0x14;

    SMU_PLLInitStruct.PLLConfig.PLLDivF = 0xA0;

    SMU_PLLInit(&SMU_PLLInitStruct);

     

    /* Ensure that the EFLASH is consistent with the system clock */

    FLASH_UnlockCtrl();

    FLASH_SetCLKFreq(0xA0);

     

    /* Set System Clock parameters values */

    SMU_ClockInitStruct.SYSCLKSelect = SMU_SYSCLK_PLL;

    SMU_ClockInitStruct.AXI4Bus3CLKDiv = AXI4Bus3CLKDiv1;

    SMU_ClockInitStruct.APBBus0CLKDiv = APBBus0CLKDiv1;

    SMU_ClockInitStruct.APBBus1CLKDiv = APBBus1CLKDiv8;

    SMU_ClockInitStruct.CANX2CLKDiv = CANX2CLKDiv1;

   

    SMU_ClockInit(&SMU_ClockInitStruct);

     

    EFLASH_CLK_UPDATE_ENABLE();

    EFLASH_CLK_UPDATE_DISABLE();

 

    FLASH_LockCtrl();

     

    /* Get System Clock values */

    SMU_GetClocksFreq(&SMU_ClocksStruct);

}

GPIO初始化

  1. 开始GPIO对应时钟

  2. 如果是复用IO，首先要配置复用

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void GPIO_Init(void)

{

   GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

   /*开启GPIO所在时钟*/

   GPIOD_CLK_ENABLE();

   GPIOG_CLK_ENABLE();

   GPIOF_CLK_ENABLE();

   /* Set GPIO multiplex mapping */

   GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource13, GPIO_AF_CAN1);//先开启复用模式

   GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource14, GPIO_AF_CAN1);

  

   /* GPIO Configure */

   GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);

   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;

   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;

   GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_Out_PP;

   GPIO_InitStructure.GPIO_OStrength = GPIO_OStrength_9mA;

   

   GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;

   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;

   GPIO_InitStructure.GPIO_IType = GPIO_IPU;

   GPIO_InitStructure.GPIO_OStrength = GPIO_OStrength_9mA;

   GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

    

    /* GPIOB Configure */

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode      = GPIO_Mode_OUT;

    GPIO_InitStructure.GPIO_OType     = GPIO_Out_PP;

    GPIO_InitStructure.GPIO_OStrength = GPIO_OStrength_9mA;

     

    GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);

   

    /* GPIOB Configure */

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin       = GPIO_Pin_1;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode      = GPIO_Mode_IN;

    GPIO_InitStructure.GPIO_IType     = GPIO_IPU;

    GPIO_InitStructure.GPIO_OType     = GPIO_Out_PP;

    GPIO_InitStructure.GPIO_OStrength = GPIO_OStrength_9mA;

     

    GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure); 

}

部分外设参数配置

Usart
  1. 最后使能外设
  2. 配置外设参数
  3. 配置GPIO先配置复用
  4. 开启GPIO和外设时钟

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void User_Print_Init(uint32_t BaudRate)

{

    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

    PLIC_InitTypeDef PLIC_InitStructure;

    /*GOPI/外设时钟使能*/

    GPIOD_CLK_ENABLE();

    USART0_CLK_ENABLE();

    /* Set GPIO multiplex mapping */

    GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_USART0);       /* USART0_TX */ 开启复用模式

    GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_USART0);       /* USART0_RX */

    /* GPIO Configure */

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin       = GPIO_Pin_8;            

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode      = GPIO_Mode_OUT;

    GPIO_InitStructure.GPIO_OType     = GPIO_Out_PP;

    GPIO_InitStructure.GPIO_OStrength = GPIO_OStrength_4_5mA;

    GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin       = GPIO_Pin_9;            

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode      = GPIO_Mode_IN;

    GPIO_InitStructure.GPIO_IType     = GPIO_IN_FLOATING;

    GPIO_InitStructure.GPIO_OStrength = GPIO_OStrength_4_5mA;

    GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

    /*防止配置冲突*/

    USART_DeInit(USART0);

    USART_StructInit(&USART_InitStructure);

 

    /* Initializes the USART0 */

    USART_InitStructure.USART_BaudRate     = BaudRate;

    USART_InitStructure.USART_WordLength   = USART_WordLength_8b;

    USART_InitStructure.USART_StopBits     = USART_StopBits_1;

    USART_InitStructure.USART_Parity       = USART_Parity_No;

    USART_InitStructure.USART_Mode         = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

    USART_InitStructure.USART_OverSampling = USART_OverSampling_16;

USART_Init(USART0, &USART_InitStructure);

/*配置好相关参数后，使能USART*/

    USART_Cmd(USART0, ENABLE);

    USART_ITConfig(USART0, USART_IT_RXNE, ENABLE);

     

     /* Configer the USART0 interrupt */

    PLIC_InitStructure.PLIC_IRQChannel = USART0_IRQn;

    PLIC_InitStructure.PLIC_IRQPriority = 1;

    PLIC_InitStructure.PLIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    PLIC_Init(&PLIC_InitStructure);

}

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void User_CANFD3_Init()

{

    CANFD3_CLK_ENABLE();

    GPIOC_CLK_ENABLE();

    

    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

    CANFD_InitTypeDef CANFD_InitStructure;

    PLIC_InitTypeDef  PLIC_InitStructure;

 

    /* Set GPIO multiplex mapping */

    GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_CAN3);

    GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_CAN3);

 

    /* GPIO Configure */

    GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;

    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_Out_PP;

    GPIO_InitStructure.GPIO_OStrength = GPIO_OStrength_18mA;

     

    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;

    GPIO_InitStructure.GPIO_IType = GPIO_IPU;

    GPIO_InitStructure.GPIO_OStrength = GPIO_OStrength_18mA;

    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

     

    /* Initializes the CANFD1 */

    /* Arbitration Phase (Nominal) Baud Rate 500KHz */

    /* Data Phase Baud Rate 2MHz */

    CANFD_StructInit(&CANFD_InitStructure);

    CANFD_InitStructure.CANFD_SRR = CANFD_SRR_RESET;

    CANFD_InitStructure.CANFD_APBRPR = CANFD_APBRPR_10tp;

    CANFD_InitStructure.CANFD_APBTR_APTS1 = CANFD_APBTR_TS1_11tp;

    CANFD_InitStructure.CANFD_APBTR_APTS2 = CANFD_APBTR_TS2_4tp;

    CANFD_InitStructure.CANFD_APBTR_APSJW = CANFD_APBTR_SJW_2tp;

     

    CANFD_InitStructure.CANFD_DPBRPR = CANFD_DPBRPR_2tp;

    CANFD_InitStructure.CANFD_DPBTR_DPTS1 = CANFD_DPBTR_TS1_7tp;

    CANFD_InitStructure.CANFD_DPBTR_DPTS2 = CANFD_DPBTR_TS2_2tp;

    CANFD_InitStructure.CANFD_DPBTR_DPSJW = CANFD_DPBTR_SJW_2tp;

    CANFD_Init(CANFD3, &CANFD_InitStructure);

         

    /* CANFD receive filter configure */

    CANFD_FilterInit(CANFD3, TB0, 0xFFE00000, 0X62E00000);       

 

    CANFD_AutoRetransConfig(CANFD3,ENABLE);

    /* Enable new message received interrupt */

    CANFD_ITConfig(CANFD3, CANFD_IT_ERXOK, ENABLE);

    /* CANFD Enable */

    CANFD_Enable(CANFD3);

     

    PLIC_StructInit(&PLIC_InitStructure);

 

    /* Configer the CANFD1 interrupt */

    PLIC_InitStructure.PLIC_IRQChannel = CANFD3_IRQn;

    PLIC_InitStructure.PLIC_IRQPriority = 2;

    PLIC_InitStructure.PLIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    PLIC_Init(&PLIC_InitStructure);

    CANFD_ClearITPendingBit(CANFD3, CANFD_CLEAR_ALL);

}

通过遵循"参数配置在先，外设使能在后"的原则，并采用结构化初始化流程，可以显著提高MCU系统的稳定性和可靠性。

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