敏矽微電子Cortex-M0學(xué)習(xí)筆記03——時鐘系統(tǒng)設(shè)計例程

1.1. ME32F030R8T6的時鐘樹

時鐘是MCU運行的基礎(chǔ)，時鐘信號推動單片機內(nèi)各個部分執(zhí)行相應(yīng)的指令。時鐘系統(tǒng)就是CPU的脈搏，決定cpu速率，像人的心跳一樣 只有有了心跳，人才能做其他的事情，而MCU有了時鐘，才能夠運行執(zhí)行指令，才能夠做準(zhǔn)確、穩(wěn)定的進(jìn)行一系列的操作 (例如：串口通信、PWM信號、ADC采樣等等)，因此時鐘的重要性不言而喻。

ME32F030系列 具有非常靈活的時鐘控制系統(tǒng)。用戶可根據(jù)不同應(yīng)用需求來配置時鐘，從而取得最高的性能及優(yōu)化的能耗管理。下圖為 ME32F030R8T6 的時鐘系統(tǒng)概要圖：

從圖中可以看出，MCU的時鐘源有內(nèi)部高速的IRC_OSC 和 低速的 WDT_OSC 時鐘可供選擇。

IRC_OSC：它屬于高速時鐘，可以由內(nèi)部晶體振蕩器控制寄存器(IRCCTRL）配置為 40/48MHz的主頻， 缺省值是40MHz 頻率，由工廠出廠預(yù)設(shè)并由引導(dǎo)程序?qū)懭搿Ｒ话阕鳛橄到y(tǒng)主時鐘的時鐘源。

WDT_OSC：它屬于低速時鐘，由看門狗振蕩器控制寄存器控制。振蕩器包含模擬和數(shù)字兩部分。振蕩器的模擬部分用于產(chǎn)生模擬時鐘(Fclkana)。在振蕩器數(shù)字部分，模擬時鐘(Fclkana)輸出一個32KHz 頻率時鐘。然后再被DIVSEL 控制的分頻器分頻輸出到 WDT_CLK，作為看門狗時鐘源。

看門狗振蕩器輸出頻率可用下列公式推算：

WDT_CLK = Fclkana/(4 ×DIVSEL) = 8K Hz ~ 250 Hz (標(biāo)稱值)

1.2. ME32F030R8T6時鐘源的應(yīng)用控制

介紹完系統(tǒng)的時鐘源，接下來說說時鐘源主要運用到了哪些方面。

ME32F030R8T6的外設(shè)非常多，但我們實際使用的時候只會用到有限的幾個外設(shè)，使用任何外設(shè)都需要時鐘才能啟動，但并不是所有的外設(shè)都需要系統(tǒng)時鐘那么高的頻率，為了兼容不同速度的設(shè)備，有些高速，有些低速，如果都用高速時鐘，勢必造成浪費。并且，同一個電路，時鐘越快功耗越快，同時抗電磁干擾能力也就越弱，所以較為復(fù)雜的MCU都是采用多時鐘源的方法來解決這些問題。

WDT_CLK：由看門狗振蕩器控制寄存器來選擇輸入時鐘，作為看門狗的工作時鐘。

MAIN_CLK：由MAINCLK_SEL選擇輸入時鐘源，上電默認(rèn)選擇IRC_OSC_CLK作為時鐘源，也可以通過置位來選擇WDT_OSC_CLK。

SYSTEM_CLK：由MAINCLK通過AHB 接口時鐘分頻器寄存器(SYSAHBCLKDIV）分頻而來，默認(rèn)不分頻。SYSTEM_CLK時鐘供內(nèi)核、外設(shè)和存儲器使用。其中外設(shè)通過 AHB 接口時鐘控制寄存器(SYSAHBCLKCTRL）來控制外設(shè)的時鐘使能，上電默認(rèn)外設(shè)的時鐘都是打開的。

UART：UART0/1有自己獨立的時鐘分頻器從MAIN_CLK分頻后取得UART時鐘。

CLK_OUT：MCU的內(nèi)部晶振器（IRC_OSC_CLK）、看門狗振蕩器（WDT_OSC_CLK），主時鐘（MAIN_CLK）,系統(tǒng)時鐘（SYSTEM_CLK）都可以通過CLK_OUT作為輸出時鐘。

使用前需要通過 CLKOUT 輸出時鐘源選擇寄存器 (CLKOUTCLKSEL）來確定想要輸出的時鐘源，再經(jīng)過 CLKOUT 輸出時鐘分頻器寄存器 (CLKOUTDIV）分頻后輸出，該寄存器初始值默認(rèn)為0，即不輸出時鐘。需要輸出的話，設(shè)置好分頻系數(shù)（1-255）便可以輸出了。

2、ME32F030R8T6的時鐘系統(tǒng)函數(shù)簡介

為了便于開發(fā)者快速上手，敏矽微電子為開發(fā)者提供了豐富的庫函數(shù)和開發(fā)例程。

借助于庫函數(shù)，可以不用像普通單片機那樣去配置繁多的寄存器，從而加快開發(fā)進(jìn)程。

借助于例程中，可以更深入理解寄存器配置及功能實現(xiàn)。

本例中，我們就借助于敏矽微電子提供的例程來簡單介紹它的時鐘系統(tǒng)的跨函數(shù)。在sys.c文件中，包含了切換系統(tǒng)時鐘，配置時鐘主頻等函數(shù)，供開發(fā)者直接使用。

1.3. 主頻配置函數(shù)

①、配置IRC_CLK為40M主頻

voidSYS_IRCTrimto40M(void){volatileuint32_ti=0xFFFF;if(DIA->IRCTRIM!=0xFFFFFFFF)

{

SYSCON->IRCCTRL=DIA->IRCTRIM;while(i--==0);

FMC->FLASH_RDCYC=1;

SYSCON->SYSAHBCLKDIV=1;

SystemCoreClockUpdate();

}return;

}

②、配置IRC_CLK為48M主頻

voidSYS_IRCTrimto48M(void){volatileuint32_ti=0xFFFF;if(DIA->IRCTRIM48!=0xFFFFFFFF)

{

SYSCON->IRCCTRL=DIA->IRCTRIM48;while(i--==0);

FMC->FLASH_RDCYC=1;


SYSCON->SYSAHBCLKDIV=1;//coreclockto48M

SystemCoreClockUpdate();

}

return;

}

1.4. 時鐘源選擇函數(shù)

③、選擇MAIN_CLK的時鐘源，可以選擇IRC_CLK 或者 WATCHDOG_CLK。

voidSYS_SelectMainClkSrc(uint8_tsrc)


{

//switchmainclksource

SYSCON->MAINCLKUEN_b.ENA=1;//disablemainclkupdate

//switchmainclksourcetoSpecifyedsource

if(src==IRC_CLK)

SYSCON->MAINCLKSEL_b.SEL=0;elseif(src==WATCHDOG_CLK)

SYSCON->MAINCLKSEL_b.SEL=2;


SYSCON->MAINCLKUEN_b.ENA=0;//enablemainclkupdate

SystemCoreClockUpdate();

return;

}

④、設(shè)置AHB 接口時鐘分頻器的分頻系數(shù)，在這里請注意，函數(shù)如果檢查到當(dāng)前時鐘為IR_CLK且分頻系數(shù)小于2，這樣系統(tǒng)時鐘SYSTEM_CLK的主頻肯定大于30M， 而FLASH的擦寫速度最高支持到30MHz。此時CPU時鐘超過Flash的最大讀取速度，這就需要插入延遲時鐘，延遲時鐘由 RDCYC 寄存器控制。

voidSYS_SetAHBClkDivider(uint8_tdiv)

{

//setupflashaccessspeedifSystemCoreClockisgoingtomorethan30MHz

if((SYSCON->MAINCLKSEL_b.SEL==0)  (div<2))??

?FMC->FLASH_RDCYC=1;

SYSCON->SYSAHBCLKDIV_b.DIV=div;//setupahbclockdivider

SystemCoreClockUpdate();//updateMainClockandSystemCoreClock

return;
}

//⑤、設(shè)置WDT_CLK的時鐘源，可以選擇IRC_CLK 或者 WATCHDOG_CLK。

voidSYS_SelectWDTClkSrc(uint8_tsrc){if(src==IRC_CLK)



SYSCON->WDTOSCCTRL_b.WDTCLKSRC=0;

elseif(src==WATCHDOG_CLK)

SYSCON->WDTOSCCTRL_b.WDTCLKSRC=1;

return;

}

//⑥、設(shè)置CLK_OUT的時鐘源，可以選擇IRC_CLK 、SYS_CLK、 WATCHDOG_CLK、MAIN_CLK中的一個。

voidSYS_SelectClkOutSrc(uint8_tsrc)

{switch(src)


{

caseIRC_CLK:

src=0;break;caseSYS_CLK:

src=1;break;caseWATCHDOG_CLK:

src=2;break;caseMAIN_CLK:

src=3;break;

default:return;

}

//switchclock

SYSCON->CLKOUTUEN_b.ENA=1;

SYSCON->CLKOUTCLKSEL_b.SEL=src;//selectclkoutsource

SYSCON->CLKOUTUEN_b.ENA=0;

return;

}

//⑦、設(shè)置CLK_OUT時鐘的輸出分頻系數(shù)。

voidSYS_SetClkOutDivider(uint8_tdiv)

{

SYSCON->CLKOUTDIV_b.DIV=div;

return;}

3、ME32F030R8T6時鐘系統(tǒng)例程

上面介紹了sys.c中關(guān)于系統(tǒng)時鐘的部分函數(shù)，下面我們來編寫一個關(guān)于時鐘配置的例程。使大家能夠?qū)r鐘配置有一個簡單的了解。

本例實現(xiàn)的功能是：將AHB 接口時鐘進(jìn)行2分頻，IRC時鐘切換到48M主頻，最后將系統(tǒng)時鐘進(jìn)行分頻輸出。

intmain(void)

{

SYS_SetAHBClkDivider(2);//AHB接口時鐘進(jìn)行2分頻

SYS_IRCTrimto48M();//IRC時鐘切換到48M主頻

SYS_SelectClkOutSrc(SYS_CLK);//選擇SYS_CLK作為OUT_CLK輸出時鐘

SYS_SetClkOutDivider(10);//對OUT_CLK時鐘進(jìn)行10分頻

SYS_EnableClkOut();//使能OUT_CLK輸出端口

}

來源：敏矽MCU