時(shí)鐘模式配置以及在MCU應(yīng)用

時(shí)鐘模式的配置以及使用對(duì)MCU來(lái)說(shuō)一直是最基礎(chǔ)的東西，在何種情況下使用哪一種時(shí)鐘模式是我們?cè)谑褂肕CU的過(guò)程中最常見的問(wèn)題之一。

Kinetis系列微控制器具有復(fù)雜的時(shí)鐘系統(tǒng)，時(shí)鐘系統(tǒng)中多功能時(shí)鐘發(fā)生器、鎖相環(huán)、鎖頻環(huán)、晶振系統(tǒng)等功能模塊相互之間的協(xié)調(diào)工作能為MCU以及各種外設(shè)模塊提供穩(wěn)定的時(shí)鐘源。通過(guò)對(duì)KL25時(shí)鐘系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和配置方法的剖析，以及對(duì)多功能時(shí)鐘發(fā)生器運(yùn)行機(jī)制的梳理，提出了時(shí)鐘源性能的測(cè)試方法以及各外設(shè)模塊時(shí)鐘源的選擇方法。

可見，時(shí)鐘的正確合理配置對(duì)于MCU以及各種外設(shè)模塊來(lái)說(shuō)是非常重要的，下面我將著重介紹八種模式的時(shí)鐘如何正確配置。

KL25芯片的時(shí)鐘系統(tǒng)包含2路內(nèi)部參考時(shí)鐘以及1路外部參考時(shí)鐘。內(nèi)部參考時(shí)鐘分為高頻4MHz和低頻32KHz，可作為MCU的時(shí)鐘源或可選外設(shè)時(shí)鐘MCGIRCLK。1路外部參考時(shí)鐘通過(guò)系統(tǒng)振蕩器利用外部引腳XTAL與EXTAL接入時(shí)鐘系統(tǒng)，支持低頻32KHz或高頻3MHz~8MHz和8MHz~32MHz，其可作為MCU的時(shí)鐘源或可選外設(shè)時(shí)鐘OSCERCLK和ERCLK32K。

由上圖可知，KL25時(shí)鐘系統(tǒng)的內(nèi)部參考時(shí)鐘和外部參考時(shí)鐘均接入到多功能時(shí)鐘發(fā)生器MCG，通過(guò)MCG模塊內(nèi)部包含的一個(gè)鎖頻環(huán)FLL以及一個(gè)鎖相環(huán)PLL可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)參考時(shí)鐘倍頻。鎖相環(huán)FLL可以接收內(nèi)外參考時(shí)鐘作為時(shí)鐘源，而鎖相環(huán)PLL只能使用外部參考時(shí)鐘。

通過(guò)MCG的各時(shí)鐘信號(hào)會(huì)通過(guò)系統(tǒng)集成模塊SIM分配到各個(gè)指定的系統(tǒng)功能模塊上，同時(shí)SIM還提供了2個(gè)分頻器OUTDIV1、OUTDIV4，通過(guò)不同分頻使得在同一個(gè)MCGOUTCLK時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)的情況下生成系統(tǒng)以及總線時(shí)鐘。

各種模式與工作態(tài)的關(guān)系：

八種時(shí)鐘模式相互轉(zhuǎn)換示意圖：

Kinetis系列MCU的時(shí)鐘系統(tǒng)可以通過(guò)內(nèi)外參考時(shí)鐘將頻率信號(hào)源接入到芯片，由多功能時(shí)鐘發(fā)生器MCG為各個(gè)功能模塊提供所需要的時(shí)鐘源，利用CG等門控模塊啟停系統(tǒng)功能模塊時(shí)鐘和時(shí)鐘分配機(jī)制為各功能模塊在滿足其工作要求的前提下選擇相對(duì)比較低的模塊工作頻率，這樣既可以做到功能模塊的正常工作以及保證功耗為最低。