YTM32B1ME0系列MCU時(shí)鐘模塊介紹

YTM32 M系列芯片基于32位車規(guī)級ARM Cortex-M33內(nèi)核，CPU全溫域主頻高達(dá)120MHz，提供1.25MB嵌入式閃存，符合ISO26262的ASIL-B等級要求，可靠性滿足AEC-Q100、Grade1標(biāo)準(zhǔn)，信息安全方面支持AES、SHA以及國密SM4等多種加密算法，并提供符合AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)的MCAL。

時(shí)鐘模塊是嵌入式軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，只有詳細(xì)了解了嵌入式芯片的時(shí)鐘結(jié)構(gòu)，在實(shí)際應(yīng)用中才能使芯片發(fā)揮全部的性能，同時(shí)，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，選擇合適的時(shí)鐘源，可以同時(shí)兼顧應(yīng)用的性能需求和功耗需求，從而使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更好的滿足應(yīng)用需求。

主要時(shí)鐘源介紹

YTM32B1ME0系列MCU時(shí)鐘模塊通過SCU統(tǒng)一管理，芯片支持PLL，F(xiàn)IRC，SIRC，F(xiàn)XOSC以及SXOSC幾種時(shí)鐘源，除了SXOSC以外，其余四種時(shí)鐘源都可以選擇為系統(tǒng)時(shí)鐘源。

1. 鎖相環(huán)時(shí)鐘（PLL）：PLL時(shí)鐘源需要參考內(nèi)部FIRC或者外部FXOSC晶振產(chǎn)生時(shí)鐘，PLL內(nèi)部VCO振蕩器頻率范圍為200MHz至400MHz，VCO輸出經(jīng)過二分頻后可以作為系統(tǒng)和模塊時(shí)鐘源，可配置頻率范圍為100MHz至200MHz。
2. FIRC：FIRC為芯片內(nèi)部RC振蕩器，時(shí)鐘頻率是96MHz，可以直接作為系統(tǒng)和模塊的時(shí)鐘源，同時(shí)還可以作為PLL的參考時(shí)鐘源，F(xiàn)IRC不需要依賴外部電路，直接由芯片內(nèi)部產(chǎn)生。
3. SIRC：SIRC同樣通過內(nèi)部RC振蕩器實(shí)現(xiàn)，時(shí)鐘頻率為12MHz，可以直接作為系統(tǒng)和模塊時(shí)鐘源，SIRC支持在所有低功耗模式下工作（有單獨(dú)的使能控制位），可以用來作為模塊的低功耗時(shí)鐘源和IO/WKU的數(shù)字濾波器時(shí)鐘。
4. FXOSC：外部晶振振蕩器，F(xiàn)XOSC支持4MHz至40MHz外部晶振，芯片內(nèi)部集成500K反饋電阻，F(xiàn)XOSC輸出時(shí)鐘可以直接作為系統(tǒng)和模塊時(shí)鐘源，同時(shí)還可以作為PLL的參考時(shí)鐘，另外，為了滿足CAN模塊對時(shí)鐘源的精度要求，CAN模塊可以直接選擇FXOSC作為模塊的時(shí)鐘源。
5. SXOSC：外部32.768K時(shí)鐘晶體振蕩器，SXOSC支持32.768K外部晶振，輸出時(shí)鐘可以作為模塊時(shí)鐘（不能作為系統(tǒng)時(shí)鐘源），SXOSC主要功能是為RTC模塊提供時(shí)鐘，另外SXOSC支持在所有低功耗模式下工作，因此也可以為模塊提供低功耗功能時(shí)鐘，可以用于IO和WKU的數(shù)字濾波器時(shí)鐘源。

系統(tǒng)時(shí)鐘架構(gòu)

時(shí)鐘模塊低功耗行為

ME系列芯片的時(shí)鐘在低功耗模式下都是可以進(jìn)行配置的，當(dāng)在相應(yīng)的低功耗模式下開啟時(shí)鐘，會造成該低功耗模式的功耗增加。針對不同時(shí)鐘在不同低功耗模式下的具體行為列舉如下：

時(shí)鐘監(jiān)測模塊

車規(guī)芯片對于Function Safety是有很高要求的，YTM32 M系列MCU可以滿足ASIL-B的安全等級要求，在時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)上，為了滿足時(shí)鐘的安全性需求，芯片內(nèi)部集成了一個(gè)4通道的時(shí)鐘監(jiān)測模塊CMU，可以在芯片運(yùn)行過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測時(shí)鐘是否穩(wěn)定可靠。

CMU的基本原理是通過時(shí)鐘之間的互相監(jiān)測實(shí)現(xiàn)對時(shí)鐘工作狀態(tài)的異常監(jiān)測。在CMU的內(nèi)部，每個(gè)監(jiān)測通道同時(shí)會有兩個(gè)計(jì)數(shù)器采用兩種不同的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)，其中參考時(shí)鐘計(jì)數(shù)溢出值固定為128，用于可以設(shè)定被監(jiān)測時(shí)鐘的異常判定范圍，比如采用12MHz的SIRC對120MHz的PLL輸出進(jìn)行監(jiān)測，如果允許的頻率偏差為正負(fù)2%，那么異常判定的上下限可以通過如下公式計(jì)算：

系統(tǒng)外設(shè)時(shí)鐘管理

YTM32 M系列模塊時(shí)鐘主要有以下三種類型：

1. 模塊只需要寄存器訪問時(shí)鐘，這種情況下用戶只需要打開IPC中模塊的寄存器時(shí)鐘即可正常使用模塊，對于這些模塊的功能時(shí)鐘選擇是無效的。比如使用DMA的時(shí)候，只需要打開訪問時(shí)鐘就可以正常使用了。
2. 模塊支持功能時(shí)鐘，這種情況下，用戶需要開啟IPC中的模塊時(shí)鐘，同時(shí)根據(jù)需要選擇合適的功能時(shí)鐘，二者同時(shí)打開之后模塊方可正常工作。比如使用SPI模塊的時(shí)候，應(yīng)用還需要選擇合適的功能時(shí)鐘，并且SPI的波特率計(jì)算也都是通過功能時(shí)鐘頻率來進(jìn)行計(jì)算的。
3. 模塊支持額外的外部時(shí)鐘輸入，或者模塊內(nèi)部集成時(shí)鐘選擇，對于這些模塊，應(yīng)用中除了IPC中進(jìn)行合適的功能時(shí)鐘選擇之外，還可以根據(jù)需要在模塊內(nèi)部進(jìn)行進(jìn)一步的時(shí)鐘選擇。比如lpTMR模塊，除了可以在IPC中進(jìn)行功能時(shí)鐘選擇以外，還可以在模塊內(nèi)部選擇時(shí)鐘來自IPC還是直接選擇SIRC或者SXOSC，對于lpTMR，額外的時(shí)鐘選擇可以讓lpTMR在power down模式下繼續(xù)工作，因?yàn)閜ower down模式下IPC掉電，無法繼續(xù)提供時(shí)鐘。

模塊時(shí)鐘列表：

上表是YTM32B1ME0的時(shí)鐘配置，第三列的BUS代表當(dāng)前模塊所屬的BUS時(shí)鐘域，不同的bus時(shí)鐘域主要是時(shí)鐘頻率有差異，這個(gè)時(shí)鐘域的配置用于不能更改，應(yīng)用上也只需要做頻率的區(qū)分就可以了，Gate代表模塊支持通過IPC關(guān)閉時(shí)鐘，YES(1)表示模塊時(shí)鐘在芯片復(fù)位之后默認(rèn)開啟。Function列表示模塊是否支持功能時(shí)鐘選擇，可以看到只有部分模塊支持功能時(shí)鐘，對于其他不支持功能時(shí)鐘選擇的模塊，對應(yīng)的IPC時(shí)鐘選擇寄存器域是無法寫入的。Addition列代表模塊的其他時(shí)鐘源，這些模塊的詳細(xì)配置如下：

1. LINFlexD模塊波特率時(shí)鐘來自FAST_BUS_CLK，當(dāng)計(jì)算LINFlexD模塊波特率的時(shí)候，需要依據(jù)FAST_BUS_CLK的頻率來進(jìn)行計(jì)算（MD1中LINFlexD已經(jīng)支持功能時(shí)鐘）
2. FlexCAN模塊的時(shí)鐘可以選擇FAST_BUS_CLK或者FXOSC_CLK，這部分的選擇是在FlexCAN模塊內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的。
3. eTMR默認(rèn)時(shí)鐘來自FAST_BUS_CLK，用戶也可以根據(jù)需要從外部TCLK輸入時(shí)鐘來作為eTMR的時(shí)鐘，注意外部輸入時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率不能超過FAST_BUS_CLK的一半。
4. lpTMR支持IPC管理時(shí)鐘，同樣也支持模塊內(nèi)部時(shí)鐘源選擇，這么做的原因是PowerDown模式IPC模塊會斷電，無法為lpTMR提供工作時(shí)鐘，如果希望lpTMR在PowerDown模式繼續(xù)工作，那么就需要將lpTMR的時(shí)鐘源在模塊內(nèi)部選成SIRC或者SXOSC時(shí)鐘。
5. RTC不支持IPC時(shí)鐘源，RTC的時(shí)鐘源默認(rèn)在模塊內(nèi)部選擇，這么做可以保證RTC在所有功耗模式下都可以正常工作。
6. WDG也不支持IPC時(shí)鐘源，WDG的時(shí)鐘源也是在模塊內(nèi)部選擇，支持SIRC和SXOSC兩種時(shí)鐘源。
7. RCU模塊因?yàn)樯婕癛eset引腳的數(shù)字濾波器功能，如果數(shù)字濾波器開啟，RCU需要使用SIRC時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)對引腳的數(shù)字濾波。