时钟的配置

news2024/11/15 3:58:24

        在使用51单片机时,系统使用的时钟源是一个外部晶体振荡器,频率为12M。由于51单片机每个指令周期都是12分频的,所以实际工作频率仅为1M。2440作为一种性能远高于51的Soc,主频肯定要远远高于51,因此2440有着比51单片机复杂的多的时钟系统。从mini2440原理图中可以看出,此开发板也安装了一个12M外部晶体振荡器,实际上到目前为止,我们的程序就运行在12M频率下。但2440内部的时钟控制系统能够使程序运行在更高的频率下。

        接下来我们就需要将2440配置到手册推荐的频率工作。这个频率为:Fclk=400M,Hclk=100M,Pclk = 50M。

        这里引入了三个频率,Fclk、Hclk、Pclk。其中Fclk就是我们经常说的主频,也就是arm内核的工作频率,其实也是代码执行的速率。那么后面两个是什么含义呢?这里我们要理解Soc内部的两大总线AHB和APB。由于Soc有很多外设,这些外设工作时的速率各不相同。如果采用像51那种方法,所有外设工作频率都一样的话,那么对于那些低速外设来说,消耗的功耗就太大了。由于amr内核通常用于便携式设备,而便携式设备对于功耗来说是个非常敏感的问题。所以2440内部被设计出AHB和APB两大总线,分别用于连接高速设备和低速设备,从而尽可能地降低功耗。这里Hclk用于给高速设备AHB总线设备, Pclk用于低速设备

        2440推荐的时钟远高于晶体振荡器所提供的时钟。这是怎么做到的呢?这里就不得不介绍一下PLL这个神器了。PLL(phase locked loop)称之为锁相环,它是一段电路,主要起倍频的作用。我们可以简单理解为,2440内部有几个PLL电路,它们能够把12M频率翻倍到更高的频率上。那么这里至少我们应该知道两种神器:倍频和分频。它们的作用刚好是相反的。配置2440在指定频率下工作。需要参考《2440全套手册》的《时钟发生模块框图》,如下:



        上图是时钟框图中的左上角部分,红圈这个部分是一个选通器,意思是2440的时钟源可以选择:外部晶体振荡器或者是外部时钟。到底用哪个是由2440的两个引脚决定的,从mini2440原理图中可以查到OM2和OM3这两个引脚。发现它们都是接地的,也就是逻辑0。

注:选通器是一种可能有多个输入,但只有一个输出的器件。

        由晶体振荡器输入的12M经过MPLL进行倍频处理,2440中有两个PLL,MPLL和UPLL。其中UPLL用于配置USB设备的工作频率,我么现在用不上,所以我们主要要配置的是MPLL。

        为了操作方便,2440设置了一个名字也叫MPLL的寄存器,这个寄存器中有三个域P,M,S。根据这三个域的值,MPLL将输入的12M倍频出我们需要的Fclk

        上图可以看出,MPLL输出之后经由CLKCNTL寄存器输出了一个Fclk,这个Fclk兵分三路,一路直接共arm920T使用,另外两路各自又进行了一次分频。这里很好理解,由于Fclk经过倍频之后是400M,那么HDIVN需要为4就能分出一个100M来,这就是Hclk;同理如果PDIVN为8那么就是50M,这就是Pclk。
        到此,我们的思路就是配置MPLL寄存器,想办法让它输出一个400M,再找找用于分频的寄存器,把Hclk和Pclk分频成100和50。

        MPLLCON寄存器就是上述用来配置MPLL的。这个寄存器里面的三个部分MDIV、PDIV、SDIV经过合理的设置之后,MPLL就能够产生400M了。这三个值的设置手册给了一个公式:

        很明显,就算有个公式也很难把我们需要的值算出来,好在三星公司直接给出了这三个数的典型值。

由于晶振大小为12M,我们按照红圈给定的值设置就行了

        2440中的大多数外设是可以被关闭的,关闭的方法其实就是不提供时钟,时钟控制寄存器就是用来管理这些外设的时钟的。好在默认这些时钟是使能的,所以我们可以暂时不用管这个寄存器

时钟慢速控制(CLKSLOW )寄存器主要用于开关或选择三大时钟的,恰好,默认值就是我们需要的

时钟分频控制寄存器很重要,它决定了Pclk和Hclk的大小。这个寄存器有三个部分,其中DIVN_UPLL是给USB设备用的,我们用不上。先看PDIVN这个给Pclk分频的部分,很明显,为了使Pclk为50这里应该设置为01。

至此,代码的筹备工作已经完成,完整代码如下:

void init_timer4(void)
{
	unsigned int t;
	t = TCFG0;
	t &= ~(0xFF << 8);
	t |= (24 << 8);
	TCFG0 = t;

	TCFG1 &= ~(0x0F << 16); //2M / 2 = 1M

	TCNTB4 = 0xFFFF;
    TCON |= (1 << 21);
	TCON &= ~(1 << 21);
	TCON |= (1 << 22);
 
	TCON |= (1 << 20);
}

注意:这两个寄存器在设置时是先设置分频寄存器再设置倍频寄存器的。这是因为如果在没有设置分频的情况下直接把系统主频设置到400M的话,pclk和hclk的值我们是不知道的。这样的话可能某些外设由于频率太高而导致无法工作,这样情况下就算再把频率降下来也无法恢复。所以我们应该先配置好分频,再设置倍频。

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