第三十一章 MCO——PA8从主频分频输出

单芯片解决方案，开启全新体验——W55MH32 高性能以太网单片机

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太网单片机，它为用户带来前所未有的集成化体验。这颗芯片将强大的组件集于一身，具体来说，一颗W55MH32内置高性能Arm® Cortex-M3核心，其主频最高可达216MHz；配备1024KB FLASH与96KB SRAM，满足存储与数据处理需求；集成TOE引擎，包含WIZnet全硬件TCP/IP协议栈、内置MAC以及PHY，拥有独立的32KB以太网收发缓存，可供8个独立硬件socket使用。如此配置，真正实现了All-in-One解决方案，为开发者提供极大便利。 

在封装规格上，W55MH32 提供了两种选择：QFN100和QFN68。

W55MH32L采用QFN100封装版本，尺寸为12x12mm，其资源丰富，专为各种复杂工控场景设计。它拥有66个GPIO、3个ADC、12通道DMA、17个定时器、2个I2C、5个串口、2个SPI接口（其中1个带I2S接口复用）、1个CAN、1个USB2.0以及1个SDIO接口。如此丰富的外设资源，能够轻松应对工业控制中多样化的连接需求，无论是与各类传感器、执行器的通信，还是对复杂工业协议的支持，都能游刃有余，成为复杂工控领域的理想选择。同系列还有QFN68封装的W55MH32Q版本，该版本体积更小，仅为8x8mm，成本低，适合集成度高的网关模组等场景，软件使用方法一致。更多信息和资料请进入http://www.w5500.com/网站或者私信获取。 

此外，本W55MH32支持硬件加密算法单元，WIZnet还推出TOE+SSL应用，涵盖TCP SSL、HTTP SSL以及 MQTT SSL等，为网络通信安全再添保障。 

为助力开发者快速上手与深入开发，基于W55MH32L这颗芯片，WIZnet精心打造了配套开发板。开发板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口数据线，就能轻松实现调试、下载以及串口打印日志等功能。开发板将所有外设全部引出，拓展功能也大幅提升，便于开发者全面评估芯片性能。

若您想获取芯片和开发板的更多详细信息，包括产品特性、技术参数以及价格等，欢迎访问官方网页：http://www.w5500.com/，我们期待与您共同探索W55MH32的无限可能。

第三十一章 MCO——PA8从主频分频输出

W55MH32的MCO（Microcontroller Clock Output）是一个重要的时钟输出功能，允许将内部时钟信号通过特定引脚输出到外部，供其他设备或系统同步使用。以下是关于MCO功能概述、应用场景及配置步骤的详细说明：

1 MCO功能概述

1.1 简介

W55MH32的MCO（Microcontroller Clock Output）是微控制器的时钟输出引脚，允许将内部时钟源（如HSI、HSE、PLL或系统时钟）输出到外部，主要用于系统调试、外部设备同步或时钟测量。

1.2 基本概念

MCO引脚：通常为特定的GPIO（如W55MH32系列的PA8），需配置为复用功能（AF）模式。

时钟源：MCO的时钟源可来自W55MH32内部的多种时钟信号，例如：

HSI（内部高速时钟）：默认8MHz（不同型号可能不同）。

HSE（外部高速时钟）：外接晶振或时钟源（如8MHz）。

PLL输出：经过锁相环倍频后的系统时钟（SYSCLK）。

LSI/LSE（低速时钟）：通常用于低功耗场景（如RTC），但较少用于MCO输出。

1.3 分频原理

通过RCC时钟控制寄存器（如RCC_CFGR）中的MCO预分频器（MCO Prescaler），可对时钟源进行分频，输出频率公式为：

（时钟源分频系数分频系数可选：1、2、4、8、16）

例如：若系统时钟（SYSCLK）为72MHz，分频系数设为4，则MCO输出频率为18MHz。

2 应用场景

MCO的核心价值在于精准时钟输出和系统调试便利性，以下是其典型应用场景：

2.1 为外部设备提供时钟源

场景：当外部传感器、ADC、DAC、通信模块（如WiFi/蓝牙芯片）需要精准时钟时，可直接使用MCO输出的时钟信号，避免额外时钟电路设计。

示例：为外部ADC芯片提供同步时钟，确保采样频率与W55MH32系统时钟同步。

2.2 多芯片同步（主从模式）

场景：多个W55MH32或其他MCU协同工作时，通过MCO输出主芯片的时钟，使从芯片以相同频率运行，避免异步通信带来的时序问题。

示例：工业控制中多处理器同步执行任务，或分布式系统中的时钟同步。

2.3 调试与测量

场景：开发阶段通过示波器测量MCO引脚，验证内部时钟配置是否正确（如PLL倍频、分频系数是否生效）。

用途：快速定位时钟配置错误（如系统时钟未按预期分频）。

2.4 通信协议的时钟同步

场景：在需要精确时钟的通信协议中（如SPI、I2S、CAN），MCO可作为从设备的时钟参考，确保数据传输的稳定性。

示例：W55MH32作为SPI主机时，MCO输出时钟供从机（如Flash芯片）同步，避免因时钟偏差导致的数据错误。

2.5 低功耗系统的时钟管理

场景：在电池供电系统中，通过MCO输出低频时钟（如将HSI分频至1MHz），供外部外设进入低功耗模式，同时保持系统部分功能运行。

3 注意事项

引脚驱动能力：MCO输出频率不宜过高（需低于GPIO的最大可靠频率，通常建议不超过50MHz），高频时需考虑信号完整性（如阻抗匹配）。

时钟源使能顺序：配置MCO前需确保时钟源已稳定（如HSE起振完成），避免输出无效信号。

4 程序设计

配置MCO需依次完成时钟源使能、GPIO功能设置、寄存器分频配置等步骤，具体如下：

4.1 使能时钟源

若时钟源为PLL或HSE，需先通过RCC寄存器使能对应的时钟（如RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON)）。

若选择SYSCLK（系统时钟）作为源，需确保系统时钟已正确配置（如PLL倍频完成）。

4.2 配置GPIO为MCO复用功能

将MCO引脚（如PA8）设置为复用推挽输出，确保信号稳定输出：

 

void MCO_GpioConfig(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_8;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

 

选择引脚：确定使用PA8（GPIO_Pin_8）。

设置速度：因外设需要高频信号（如MCO输出几十MHz的时钟），所以选择50MHz高速模式。

配置模式：复用推挽输出模式使引脚可输出外设的专用信号（而非普通GPIO电平）。

寄存器写入：通过GPIO_Init()函数将配置写入硬件寄存器，使引脚按设定模式工作。

4.3 选择时钟源并设置分频系数

通过RCC_CFGR寄存器的MCO位段选择时钟源，MCOPRE位段设置分频系数：

 

void RCC_MCOConfig(uint8_t RCC_MCO)
{
          /* Check the parameters */
          assert_param(IS_RCC_MCO(RCC_MCO));
 
          if(RCC_MCO <= RCC_MCO_PLLCLK_Div2)
          {
                    /* Perform Byte access to MCO bits to select the MCO source */
                    *(__IO uint8_t *) CFGR_BYTE4_ADDRESS = RCC_MCO;
          }
          else
          {
                    *(__IO uint8_t *) CFGR_BYTE4_ADDRESS = RCC_MCO_PLLCLK_Div2;
          }
          RCC- >RCC_MCO_VAL = RCC_MCO - 6;
}

 

该函数主要实现的功能为：

参数校验：确保输入的 MCO 配置是W55MH32支持的合法选项。

寄存器写入：通过字节访问 RCC_CFGR 寄存器的特定位段，设置 MCO 的时钟源和分频系数。

异常保护：若输入非法参数，强制使用安全的默认配置（RCC_MCO_PLLCLK_Div2）。

4.4 主程序

主程序main()实现整体功能，验证时钟配置并提供时钟输出测试：

 

int main(void)
{
    RCC_ClocksTypeDef clocks;
 
    delay_init();
 
    RCC_ClkConfiguration();
 
    UART_Configuration(115200);
    printf("MCO Out Pll Div Test.n");
    RCC_GetClocksFreq(&clocks);
 
    printf("SYSCLK: %3.1fMhz, HCLK: %3.1fMhz, PCLK1: %3.1fMhz, PCLK2: %3.1fMhz, ADCCLK: %3.1fMhzn",
           (float)clocks.SYSCLK_Frequency / 1000000, (float)clocks.HCLK_Frequency / 1000000,
           (float)clocks.PCLK1_Frequency / 1000000, (float)clocks.PCLK2_Frequency / 1000000, (float)clocks.ADCCLK_Frequency / 1000000);
 
    MCO_GpioConfig();
    RCC_MCOConfig(RCC_MCO_PLLCLK_Div16);
 
    while (1);
}

 

程序首先初始化延时函数和系统时钟，配置UART以115200波特率输出调试信息，然后获取并打印系统时钟、AHB总线、APB1/APB2总线及ADC时钟的频率。接着配置MCO引脚（PA8）并将PLL时钟除以16后通过该引脚输出。最后程序进入无限循环保持运行状态，

5 下载验证

程序下载运行后，首先打印了示例名称和各系统时钟频率，然后PA8引脚持续输出波形：

6 总结

MCO功能通过灵活配置时钟源和分频系数，为W55MH32提供了对外输出时钟的能力，简化了系统设计中的时钟同步问题。先理解其应用场景（如多芯片同步、调试测量），再掌握配置步骤（时钟源选择、GPIO设置、分频配置），可更高效地应用于实际项目中。

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审核编辑 黄宇