ZYNQ的時鐘管理系統(tǒng)和配置方法

為了將ZYNQ的PS測的兩個核運(yùn)行頻率提升到1GHZ，同時正確的配置我的時鐘定時器以及時間戳，需要了解ZYNQ的時鐘管理系統(tǒng)和配置方法。

1.ZYNQ PS側(cè)的時鐘子系統(tǒng)及默認(rèn)配置

PS_CLK:系統(tǒng)晶振的時鐘，這個是PS端的的時鐘來源，經(jīng)過一個叫PLL的鎖相環(huán)功能部件，輸出到ARM PLL和I/O PLL以及DDR PLL，后續(xù)的子部件均由這三個時鐘源輸出。

這里對于cpu的時鐘源選擇，由寄存器ARM_CLK_CTRL（0XF8000120）控制，該寄存器時鐘源選擇的描述如下：

這里cpu的時鐘源可以選擇是IO還是DDR還是ARM的PLL，關(guān)于CPU后續(xù)時鐘的配置，cpu6x4x3x2x1x這些時鐘的配置，有一張更清晰的圖，如下：

這里經(jīng)過選擇以后，可以控制輸出到arm端的分頻系數(shù)，這個分頻系數(shù)在13:8位，然后通過24~27位，選擇是否使能cpu各個分頻的時鐘。

這里各個部件的時鐘源都是可以選擇的，比如QSPI，可以選擇是IO還是DDR還是ARM的PLL，然后再去配置自己的時鐘，在節(jié)能模式下，可以優(yōu)化時鐘的配置，達(dá)到降低功耗的目的，這里不去深究，我的目的就是正確的配置時鐘。

比如我的PS_CLK是33.3MHZ,經(jīng)過PLL的倍頻，到了1333MHZ，然后經(jīng)過6bit的可編程分頻系數(shù)，也就是ARM_CLK_CTRL的13：8位，這里假設(shè)是2，這個系數(shù)只能是2,4或者更大的數(shù)，不能寫1或者3.

這之后假如各個cpux的時鐘都使能了，得到的結(jié)果就是cpu6x4x = 1333MHZ/2 = 667MHZ,這也是默認(rèn)的CPU主頻，其于依照倍數(shù)關(guān)系自然可以確認(rèn)。

這里還要注意的就是有一個CLK_621_TRUE，這個是控制cpu測的各個時鐘的倍頻關(guān)系，如果設(shè)置為1，則倍頻關(guān)系為61，否則為421關(guān)系，即41，這個默認(rèn)我們都是配置621模式。

2.設(shè)置ZYNQ CPU工作在1GHZ

由上面的配置信息可知，要提高CPU的工作頻率，有兩個方法，第一是降低分頻系數(shù)，及上圖中的6bit programmable divider,這是由ARM_CLK_CTRL控制的寄存器，第二是提高前面三個的PLL輸出頻率，由于分頻系數(shù)，一般都設(shè)置為最低的2，所以要提高cpu的頻率，只有想辦法提高前面PLL的輸出頻率，默認(rèn)是輸出1333MHZ，I/O是1G，DDR是1066MHZ；如下圖中的配置：

這里對應(yīng)的fdiv是40，有沒有辦法可以設(shè)置更高的fdiv，辦法肯定是有的，zynq對時鐘部分提供了可編程的特性，在手冊中有program model的介紹，這里對fdiv有一個配置表：

各個時鐘源，無論arm pll還是io pll還是ddr pll，都需要遵照這個表中的數(shù)據(jù)去配置，加入我要將arm cpu的運(yùn)行頻率提高為1GHZ，由于前面提到的divider是2，那么pll輸出過來的頻率需要為2GHZ。

由于PS_CLK為33.3,那就需要fdiv的倍頻系數(shù)為60，這樣可以達(dá)到，這個數(shù)值，芯片是支持的，只需要配置pll cp為2，pll res為4，lock cnt為250，那么配置這些只需要如下兩個寄存器：

ARM_PLL_CTRL----0xF8000100

ARM_PLL_CFG ---- 0xF8000110

其中ARM_PLL_CTRL：

其中18:12位，就是設(shè)置fdiv的值，這個值理論上最小為1最大為66，設(shè)置60已經(jīng)接近極限了，下面的幾個位是用來配置的時候重啟以及設(shè)置旁路模式，也需要關(guān)注一下；

ARM_PLL_CFG

這個寄存器就是需要按照上面的表，當(dāng)fdiv為60的時候，pll_cp和pll_res以及l(fā)ock_cnt的值填寫進(jìn)去。

整體配置思路如下：

設(shè)置

ARM_CLK_CTRL----0xF8000120

設(shè)置分頻為2，選擇arm PLL,使能各個倍頻輸出

ARM_PLL_CTRL----0xF8000100

設(shè)置FDIV為60

ARM_PLL_CFG ---- 0xF8000110

設(shè)置LOCK PLL_CP PLL_RES分別為250,2,4

具體過程：

step1:確認(rèn)該寄存器可以解鎖鎖定

step2:設(shè)置以上三個寄存器

step3：將PLL設(shè)置為旁路模式

step4：重啟PLL，reset置位

step5:重啟PLL，reset清零

step6:設(shè)置為非旁路模式，使得pll輸出工作

經(jīng)過測試，我校準(zhǔn)了udelay，測試了時間戳和sleep等接口，均準(zhǔn)確：

CPU Freq Get Test!

cpu freq = 1000.00 Mhz

Sleep[tick] 5S:[5000.000000]ms

Sleep[timestamp] 1S:[994.901318]ms

udelay[100ms]:[100.012590]ms

udelay[100us]:[100.224000]us

CPU頻率的計算公式：

cpu frequency = PS_CLK*FDIV/DIVIDER*1.0

3.定時器的時鐘來源

在cortex a9的官方手冊，以及zynq7000 ug585手冊中，時鐘定時器的來源為cpu3x2x，所以當(dāng)主頻改變?yōu)?GHZ的時候，cpu2x3x的頻率也需要修改為499MHZ,這樣系統(tǒng)的定時器功能才正常。

審核編輯：劉清