STM32的嵌套中斷系統(tǒng)NVIC和RCC詳細(xì)整理

一、綜述：

1、STM32 (Cortex-M3)中的優(yōu)先級概念

STM32(Cortex-M3)中有兩個優(yōu)先級的概念：搶占式優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級，也把響應(yīng)優(yōu)先級稱作“亞優(yōu)先級”或“副優(yōu)先級”，每個中斷源都需要被指定這兩種優(yōu)先級。

1. 何為占先式優(yōu)先級(pre-emption priority)

高占先式優(yōu)先級的中斷事件會打斷當(dāng)前的主程序/中斷程序運行—搶斷式優(yōu)先響應(yīng)，俗稱中斷嵌套。

2. 何為副優(yōu)先級(subpriority)

在占先式優(yōu)先級相同的情況下，高副優(yōu)先級的中斷優(yōu)先被響應(yīng)；

在占先式優(yōu)先級相同的情況下，如果有低副優(yōu)先級中斷正在執(zhí)行，高副優(yōu)先級的中斷要等待已被響應(yīng)的低副優(yōu)先級中斷執(zhí)行結(jié)束后才能得到響應(yīng)—非搶斷式響應(yīng)(不能嵌套)。

3. 判斷中斷是否會被響應(yīng)的依據(jù)

首先是占先式優(yōu)先級，其次是副優(yōu)先級；

占先式優(yōu)先級決定是否會有中斷嵌套；

Reset、NMI、Hard Fault 優(yōu)先級為負(fù)(高于普通中斷優(yōu)先級)且不可調(diào)整。

4. 優(yōu)先級沖突的處理

具有高搶占式優(yōu)先級的中斷可以在具有低搶占式優(yōu)先級的中斷處理過程中被響應(yīng)，即中斷的嵌套，或者說高搶占式優(yōu)先級的中斷可以嵌套低搶占式優(yōu)先級的中斷。

當(dāng)兩個中斷源的搶占式優(yōu)先級相同時，這兩個中斷將沒有嵌套關(guān)系，當(dāng)一個中斷到來后，如果正在處理另一個中斷，這個后到來的中斷就要等到前一個中斷處理完之后才能被處理。如果這兩個中斷同時到達(dá)，則中斷控制器根據(jù)他們的響應(yīng)優(yōu)先級高低來決定先處理哪一個；如果他們的搶占式優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級都相等，則根據(jù)他們在中斷表中的排位順序決定先處理哪一個。

5.Cortex-M3中對中斷優(yōu)先級的定義

既然每個中斷源都需要被指定這兩種優(yōu)先級，就需要有相應(yīng)的寄存器位記錄每個中斷的優(yōu)先級；在Cortex-M3中定義了8個比特位用于設(shè)置中斷源的優(yōu)先級，這8個比特位可以有8種分配方式，如下：

所有8位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高1位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低7位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高2位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低6位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高3位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低5位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高4位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低4位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高5位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低3位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高6位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低2位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高7位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低1位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級

這就是優(yōu)先級分組的概念。

6.stm32中對中斷優(yōu)先級的定義

Cortex-M3允許具有較少中斷源時使用較少的寄存器位指定中斷源的優(yōu)先級，因此STM32把指定中斷優(yōu)先級的寄存器位減少到4位，這4個寄存器位的分組方式如下：

第0組：所有4位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
第1組：最高1位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低3位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
第2組：最高2位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低2位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
第3組：最高3位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低1位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
第4組：所有4位用于指定搶占式優(yōu)先級

file:///C:/DOCUME~1/LU/LOCALS~1/Temp/msohtml1/03/clip_image001.jpg

AIRC(Application Interrupt and Reset Register)寄存器中有用于指定優(yōu)先級的 4bits。這4個bits用于分配preemption優(yōu)先級和sub優(yōu)先級，在STM32的固件庫中定義如下:

#define NVIC_PriorityGroup_0((u32)0x700)
#define NVIC_PriorityGroup_1((u32)0x600)
#define NVIC_PriorityGroup_2((u32)0x500)
#define NVIC_PriorityGroup_3((u32)0x400)
#define NVIC_PriorityGroup_4((u32)0x300)
可以通過調(diào)用STM32的固件庫中的函數(shù)NVIC_PriorityGroupConfig()選擇使用哪種優(yōu)先級分組方式，這個函數(shù)的參數(shù)有下列5種：

NVIC_PriorityGroup_0=> 選擇第0組
NVIC_PriorityGroup_1 => 選擇第1組
NVIC_PriorityGroup_2 => 選擇第2組
NVIC_PriorityGroup_3 => 選擇第3組
NVIC_PriorityGroup_4 => 選擇第4組

接下來就是指定中斷源的優(yōu)先級，下面以一個簡單的例子說明如何指定中斷源的搶占式優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級：

// 選擇使用優(yōu)先級分組第1組
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

//定義ＮＶＩＣ的結(jié)構(gòu)體變量

NVIC_InitTypeDef　NVIC_InitStructure;
//使能EXTI0中斷
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQｎ;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//指定搶占式優(yōu)先級別1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 指定響應(yīng)優(yōu)先級別0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
// 使能EXTI9_5中斷
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQｎ;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //指定搶占式優(yōu)先級別0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;// 指定響應(yīng)優(yōu)先級別1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
-------------------------------------------------------------------------------

要注意的幾點是：

1. 如果指定的搶占式優(yōu)先級別或響應(yīng)優(yōu)先級別超出了選定的優(yōu)先級分組所限定的范圍，將可能得到意想不到的結(jié)果；

2. 搶占式優(yōu)先級別相同的中斷源之間沒有嵌套關(guān)系；

3. 如果某個中斷源被指定為某個搶占式優(yōu)先級別，又沒有其它中斷源處于同一個搶占式優(yōu)先級別，則可以為這個中斷源指定任意有效的響應(yīng)優(yōu)先級別。

2、開關(guān)總中斷

在STM32/Cortex-M3中是通過改變CPU的當(dāng)前優(yōu)先級來允許或禁止中斷。

PRIMASK位：只允許NMI和hardfault異常，其他中斷/異常都被屏蔽(當(dāng)前CPU優(yōu)先級=0)。
FAULTMASK位：只允許NMI，其他所有中斷/異常都被屏蔽(當(dāng)前CPU優(yōu)先級=-1)。

在STM32固件庫中(stm32f10x_nvic.c和stm32f10x_nvic.h) 定義了四個函數(shù)操作PRIMASK位和FAULTMASK位，改變CPU的當(dāng)前優(yōu)先級，從而達(dá)到控制所有中斷的目的。

下面兩個函數(shù)等效于關(guān)閉總中斷：

voidNVIC_SETPRIMASK(void)；

voidNVIC_SETFAULTMASK(void)；

下面兩個函數(shù)等效于開放總中斷：

voidNVIC_RESETPRIMASK(void)；

voidNVIC_RESETFAULTMASK(void)；

上面兩組函數(shù)要成對使用，但不能交叉使用。

例如：

第一種方法：

NVIC_SETPRIMASK()；//關(guān)閉總中斷 ，只允許NMI和hard fault異常

NVIC_RESETPRIMASK()；//開放總中斷

第二種方法：

NVIC_SETFAULTMASK()；//關(guān)閉總中斷 ，只允許NMI

NVIC_RESETFAULTMASK()；//開放總中斷

常常使用：

NVIC_SETPRIMASK();//Disable Interrupts

NVIC_RESETPRIMASK();　 // Enable Interrupts

可以用：

#define CLI()　　__set_PRIMASK(1)　 //關(guān)閉總中斷

#define SEI()　　__set_PRIMASK(0)　 //打開總中斷

來實現(xiàn)開關(guān)總中斷的功能。

二、寄存器介紹：

五、實例詳解

void NVIC_config()//配置中斷

{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

//NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);//選擇中斷分組1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//選擇串口1中斷

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority= 0;//搶占式中斷優(yōu)先級設(shè)置為０

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority= 3;//響應(yīng)式中斷優(yōu)先級設(shè)置為3

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd =ENABLE;//使能中斷

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

STM32的時鐘系統(tǒng)

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一、綜述：

1、時鐘源

在 STM32 中，一共有 5 個時鐘源，分別是 HSI 、 HSE 、 LSI 、 LSE 、 PLL 。

①HSI 是高速內(nèi)部時鐘， RC 振蕩器，頻率為 8MHz ；

②HSE 是高速外部時鐘，可接石英 / 陶瓷諧振器，或者接外部時鐘源，頻率范圍是 4MHz –16MHz ；

③LSI 是低速內(nèi)部時鐘， RC 振蕩器，頻率為 40KHz ；

④LSE 是低速外部時鐘，接頻率為 32.768KHz的石英晶體；

⑤PLL 為鎖相環(huán)倍頻輸出，嚴(yán)格的來說并不算一個獨立的時鐘源， PLL 的輸入可以接 HSI/2 、 HSE 或者 HSE/2 。PLL倍頻可選擇為 2– 16 倍，但是其輸出頻率最大不得超過 72MHz 。

其中， 40kHz 的 LSI 供獨立看門狗 IWDG 使用，另外它還可以被選擇為實時時鐘 RTC 的時鐘源。另外，實時時鐘 RTC 的時鐘源還可以選擇 LSE ，或者是 HSE 的 128 分頻。

STM32 中有一個全速功能的 USB 模塊，其串行接口引擎需要一個頻率為 48MHz 的時鐘源。該時鐘源只能從 PLL 端獲取，可以選擇為 1.5 分頻或者 1分頻，也就是，當(dāng)需使用到 USB 模塊時， PLL 必須使能，并且時鐘配置為 48MHz 或 72MHz 。

另外 STM32 還可以選擇一個時鐘信號輸出到 MCO 腳 (PA.8) 上，可以選擇為 PLL 輸出的 2分頻、 HSI 、 HSE 或者系統(tǒng)時鐘。

系統(tǒng)時鐘 SYSCLK ，它是提供 STM32 中絕大部分部件工作的時鐘源。系統(tǒng)時鐘可以選擇為 PLL 輸出、 HSI 、 HSE 。系系統(tǒng)時鐘最大頻率為 72MHz ，它通過 AHB 分頻器分頻后送給各個模塊使用， AHB 分頻器可以選擇 1 、 2 、 4 、 8 、 16 、 64 、 128 、 256 、 512 分頻，AHB分頻器輸出的時鐘送給 5大模塊使用：

①送給 AHB 總線、內(nèi)核、內(nèi)存和 DMA 使用的 HCLK 時鐘；

②通過 8分頻后送給 Cortex 的系統(tǒng)定時器時鐘STCLK；

③直接送給 Cortex 的空閑運行時鐘 FCLK ；

④送給 APB1 分頻器。 APB1 分頻器可以選擇 1 、 2 、 4 、 8 、 16 分頻，其輸出一路供 APB1 外設(shè)使用（ PCLK1 ，最大頻率 36MHz ），另一路送給定時器 (Timer)2 、3 、4 倍頻器使用。該倍頻器根據(jù)PCLK1的分頻值自動選擇 1或者 2倍頻，時鐘輸出供定時器 2、 3、 4使用。

⑤送給 APB2 分頻器。 APB2 分頻器可以選擇 1 、 2 、 4 、 8 、 16 分頻，其輸出一路供 APB2 外設(shè)使用（ PCLK2 ，最大頻率 72MHz ），另外一路送給定時器 (Timer)1 倍頻使用。該倍頻器根據(jù)PCLK2的分頻值自動選擇1 或2 倍頻，時鐘輸出供定時器 1使用。另外 APB2 分頻器還有一路輸出供 ADC 分頻器使用，分頻后送給 ADC 模塊使用。 ADC 分頻器可選擇為 2 、 4 、 6 、 8 分頻。

需要注意的是定時器的倍頻器，當(dāng) APB 的分頻為 1 時，它的倍頻值為 1 ，否則它的倍頻值就為 2 。

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2、APB1和APB2連接的模塊

①連接在 APB1( 低速外設(shè) )上的設(shè)備有：電源接口、備份接口、 CAN 、 USB 、 I2C1 、 I2C2 、 UART2 、 UART3 、 SPI2 、窗口看門狗、 Timer2 、 Timer3 、 Timer4 。注意USB模塊雖然需要一個單獨的48MHz的時鐘信號，但是它應(yīng)該不是供USB模塊工作的時鐘，而只是提供給串行接口引擎(SIE)使用的時鐘。USB模塊的工作時鐘應(yīng)該是由APB1提供的。

②連接在 APB2 （高速外設(shè)）上的設(shè)備有： UART1 、 SPI1 、 Timer1 、 ADC1 、 ADC2 、 GPIOx(PA~PE) 、第二功能IO 口。

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二、寄存器介紹：

typedefstruct

{

__IO uint32_t CR;

__IO uint32_t CFGR;

__IO uint32_t CIR;

__IO uint32_t APB2RSTR;

__IO uint32_t APB1RSTR;

__IO uint32_t AHBENR;

__IO uint32_t APB2ENR;

__IO uint32_t APB1ENR;

__IO uint32_t BDCR;

__IO uint32_t CSR;

#ifdefSTM32F10X_CL

__IO uint32_t AHBRSTR;

__IO uint32_t CFGR2;

#endif

#if defined(STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL) || defined(STM32F10X_HD_VL)

uint32_t RESERVED0;

__IO uint32_t CFGR2;

#endif

}RCC_TypeDef;

1、時鐘控制寄存器(RCC_CR)：（復(fù)位值為0x0000 xx83，內(nèi)部低速時鐘使能和就緒，內(nèi)部時鐘校準(zhǔn)）

主要功能：內(nèi)外部高速時鐘的使能和就緒標(biāo)志（含內(nèi)部高速時鐘校準(zhǔn)調(diào)整），外部高速時鐘旁路，時鐘安全系統(tǒng)CSS使能，PLL使能和PLL就緒標(biāo)志。

2、時鐘配置寄存器(RCC_CFGR)：（復(fù)位值為0x0000 0000）

主要功能：系統(tǒng)時鐘源切換及狀態(tài)，AHB、APB1、APB2、ADC、USB預(yù)分頻，PLL輸入時鐘源選擇及HSE輸入PLL分頻選擇，PLL倍頻系數(shù)，MCO（PA8）引腳微控制器時鐘輸出。

3、時鐘中斷寄存器 (RCC_CIR)：（復(fù)位值: 0x0000 0000）

主要功能：LSI、LSE、HIS、HSE、PLL就緒中斷標(biāo)志，HSE時鐘失效導(dǎo)致時鐘安全系統(tǒng)中斷標(biāo)志，LSI、LSE、HIS、HSE、PLL就緒中斷使能，清除LSI、LSE、HIS、HSE、PLL就緒中斷，清除時鐘安全系統(tǒng)中斷。

4、APB2外設(shè)復(fù)位寄存器 (RCC_APB2RSTR)：（復(fù)位值: 0x0000 0000）

主要功能：AFIO、IOPA、IOPB、IOPC、IOPD、IOPE、IOPF、IOPG、ADC1、ADC2、TIM1、SPI1、TIM8、USART1、ADC3復(fù)位。

5、APB1外設(shè)復(fù)位寄存器 (RCC_APB1RSTR) ：（復(fù)位值: 0x0000 0000）

主要功能：TIM2、TIM3、TIM4、TIM5、TIM6、TIM7、WWDG、SPI2、SPI3、USART2、USART3、USART4、USART5、I2C1、I2C2、USB、CAN、BKP、PWR、DAC復(fù)位。

6、AHB外設(shè)時鐘使能寄存器 (RCC_AHBENR) ：（復(fù)位值: 0x0000 0014睡眠模式時SRAM、閃存接口電路時鐘開啟）

主要功能：DMA1、DMA2、SRAM、FLITF、CRC、FSMC、SDIO時鐘使能。

7、APB2外設(shè)時鐘使能寄存器(RCC_APB2ENR) ：（復(fù)位值: 0x0000 0000）

主要功能：AFIO、IOPA、IOPB、IOPC、IOPD、IOPE、IOPF、IOPG、ADC1、ADC2、TIM1、SPI1、TIM8、USART1、ADC3時鐘使能。

8、APB1外設(shè)時鐘使能寄存器(RCC_APB1ENR) ：（復(fù)位值: 0x0000 0000）

主要功能：TIM2、TIM3、TIM4、TIM5、TIM6、TIM7、WWDG、SPI2、SPI3、USART2、USART3、USART4、USART5、I2C1、I2C2、USB、CAN、BKP、PWR、DAC時鐘使能。

9、備份域控制寄存器 (RCC_BDCR) ：（復(fù)位值: 0x0000 0000）

主要功能：外部低速振蕩器使能和就緒標(biāo)志及旁路、RTC時鐘源選擇和時鐘使能、備份域軟件復(fù)位。

10、控制/狀態(tài)寄存器 (RCC_CSR) ：（復(fù)位值: 0x0C00 0000 NRST引腳復(fù)位標(biāo)志、上電/掉電復(fù)位標(biāo)志）

主要功能：內(nèi)部低速振蕩器就緒、清除復(fù)位標(biāo)志、NRST引腳復(fù)位標(biāo)志、上電/掉電復(fù)位標(biāo)志、軟件復(fù)位標(biāo)志、獨立看門狗復(fù)位標(biāo)志、窗口看門狗復(fù)位標(biāo)志、低功耗復(fù)位標(biāo)志。

三、初始化設(shè)置

采用8MHz 外部HSE 時鐘，在 MDK 編譯平臺中，程序的時鐘設(shè)置參數(shù)流程如下：

將 RCC 寄存器重新設(shè)置為默認(rèn)值：RCC_DeInit();

打開外部高速時鐘晶振 HSE ：RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

等待外部高速時鐘晶振工作：HSEStartUpStatus= RCC_WaitForHSEStartUp();

設(shè)置 AHB 時鐘 (HCLK)：RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

設(shè)置 PLL ：RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1,RCC_PLLMul_9);

打開 PLL ：RCC_PLLCmd(ENABLE);

等待 PLL 工作：while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY)== RESET);

設(shè)置系統(tǒng)時鐘：RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

判斷 PLL 是否是系統(tǒng)時鐘：while(RCC_GetSYSCLKSource()!= 0x08);

//外部時鐘不分頻，為HSE的9倍頻8MHz * 9 =72MHz

2、使用寄存器進行RCC時鐘初始化配置

voidRCC_init(u8 PLL)//輸入PLL的倍頻值2—16倍頻

//HCLK=PLLCLK=SYSCLK=P2CLK=P1CLK*2=ADCCLK*2=TIMCLK=USBCLK*2/3

{

unsigned char temp=0;

//RCC_DeInit();//將RCC寄存器重新設(shè)置為默認(rèn)值

RCC->CR|=0x00010000;//外部高速時鐘使能HSEON

while(!(RCC->CR>>17));//等待外部時鐘就緒

RCC->CFGR=0X00000400;//APB1=DIV2;APB2=DIV1;AHB=DIV1;

PLL-=2;//抵消2個單位

RCC->CFGR|=PLL<<18;//設(shè)置PLL倍頻值 2~16

RCC->CFGR|=1<<16;//PLL時鐘源選擇

FLASH->ACR|=0x32;//FLASH 2個延時周期

RCC->CR|=0x01000000;//PLLON

while(!(RCC->CR>>25));//等待PLL鎖定

RCC->CFGR|=0x00000002;//PLL作為系統(tǒng)時鐘

while(temp!=0x02)//等待PLL作為系統(tǒng)時鐘設(shè)置成功

{

temp=RCC->CFGR>>2;

temp&=0x03;

}

}

四、相關(guān)庫函數(shù)解析

1、庫中所涉及到的結(jié)構(gòu)體

typedef struct

{

uint32_t SYSCLK_Frequency;

uint32_t HCLK_Frequency;

uint32_t PCLK1_Frequency;

uint32_t PCLK2_Frequency;

uint32_t ADCCLK_Frequency;

}RCC_ClocksTypeDef;

2、庫函數(shù)解析

void RCC_DeInit(void);//將外設(shè)RCC寄存器設(shè)為缺省值；（除RCC_BDCR和RCC_CSR）

voidRCC_HSEConfig(uint32_t RCC_HSE);//設(shè)置外部高速晶振（HSE）；

//輸入：RCC_HSE_OFF，RCC_HSE_ON，RCC_HSE_Bypass(HSE旁路)

ErrorStatusRCC_WaitForHSEStartUp(void);//等待HSE起振；

//返回值：SUCCESS,HSE晶振穩(wěn)定且就緒；ERROR，HSE晶振未就緒

voidRCC_AdjustHSICalibrationValue(uint8_t HSICalibrationValue);//調(diào)整內(nèi)部高速晶振（HSI）校準(zhǔn)值

//輸入：校準(zhǔn)補償值（該參數(shù)取值必須在0到0x1F之間）

voidRCC_HSICmd(FunctionalState NewState);//使能或者失能內(nèi)部高速晶振（HSI）

//輸入：ENABLE或者DISABLE（如果HSI被用于系統(tǒng)時鐘，或者FLASH編寫操作進行中，那么它不能被停振）

void RCC_PLLConfig(uint32_tRCC_PLLSource, uint32_t RCC_PLLMul);//設(shè)置PLL時鐘源及倍頻系數(shù)

//輸入：RCC_PLLSource_HSI_Div2，RCC_PLLSource_HSE_Div1，RCC_PLLSource_HSE_Div2

//輸入：RCC_PLLMul_2到RCC_PLLMul_16

voidRCC_PLLCmd(FunctionalState NewState);// 使能或者失能PLL

//輸入：ENABLE或者DISABLE

#if defined(STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL) || defined (STM32F10X_HD_VL) ||defined (STM32F10X_CL)

void RCC_PREDIV1Config(uint32_tRCC_PREDIV1_Source, uint32_t RCC_PREDIV1_Div);//

#endif

#ifdefSTM32F10X_CL

void RCC_PREDIV2Config(uint32_t RCC_PREDIV2_Div);//

void RCC_PLL2Config(uint32_t RCC_PLL2Mul);//

void RCC_PLL2Cmd(FunctionalState NewState);//

void RCC_PLL3Config(uint32_t RCC_PLL3Mul);//

void RCC_PLL3Cmd(FunctionalState NewState);//

#endif