LPC1754內(nèi)部PLL0原理及應(yīng)用設(shè)計詳解

LPC175x作為NXP公司主推的cortex-M3內(nèi)核芯片，廣泛應(yīng)用于各工控、電子計量、報警系統(tǒng)等領(lǐng)域，無論何種應(yīng)用，根據(jù)實際需求選擇合適的時鐘源并配置合理的系統(tǒng)時鐘頻率都是必不可少的。

振蕩器

以EasyARM-1754M3開發(fā)板為例，LPC1754芯片外部晶體振蕩器包含兩個，一個頻率為12MHz外部高速晶振和一個頻率為32.768KHz的外部低速晶振，兩個都可以使用軟件設(shè)置選用或不選用。此外LPC1754內(nèi)部也包含三個獨立的振蕩器，他們分別是內(nèi)部主振蕩器，內(nèi)部RC振蕩器和內(nèi)部RTC振蕩器。實際應(yīng)用當(dāng)中常用的振蕩器是外部高速晶體振蕩器，和外部低速晶體振蕩器。

LPC1754內(nèi)部PLL0原理簡介

PLL0包含多個寄存器，其中PLL0時鐘源的選擇可在CLKSRCSEL寄存器中設(shè)置，PLL0將輸入時鐘進(jìn)行倍頻，然后再分頻為CPU及芯片外設(shè)提供實時時鐘信號。PLL0可產(chǎn)生的時鐘頻率最高可達(dá)100MHz，是CPU所允許的最大值。

PLL0內(nèi)部結(jié)構(gòu)可表示為下圖，PLL0的輸出時鐘信號即為pllclk，后經(jīng)過CPU時鐘分頻器的分頻，產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘，系統(tǒng)時鐘再進(jìn)入外設(shè)時鐘分頻器后輸出多路的外設(shè)時鐘。

應(yīng)用舉例

EasyARM-1754M3開發(fā)板配套的所有例程使用統(tǒng)一的系統(tǒng)初始化函數(shù)SystemInit()將系統(tǒng)時鐘配置為96MHz，外設(shè)時鐘配置為默認(rèn)值24MHz。用戶可在對此函數(shù)有一定理解的條件下，根據(jù)自身實際需求，對參數(shù)進(jìn)行修改，可修改項一般包含時鐘源、倍頻系數(shù)、分配系數(shù)三個重要參數(shù)，系統(tǒng)初始化函數(shù)當(dāng)中的PLL0配置部分如下程序清單所示：

#if (CLOCK_SETUP) /* Clock Setup */

LPC_SC->SCS = SCS_Val;

if (SCS_Val & (1 << 5)) {????????????????????????????? ?????/* If Main Oscillator is enabled? */

while ((LPC_SC->SCS & (1<<6)) == 0);???????????? ????????/* Wait for Oscillator to be ready*/

LPC_SC->CCLKCFG = CCLKCFG_Val; /* 系統(tǒng)時鐘分頻值，CCLKCFG_Val值可改 */

LPC_SC->PCLKSEL0 = PCLKSEL0_Val; /* Peripheral Clock Selection */

LPC_SC->PCLKSEL1 = PCLKSEL1_Val;

LPC_SC->CLKSRCSEL = CLKSRCSEL_Val; /* 選取時鐘源，CLKSRCSEL_Val值可改 */

#if (PLL0_SETUP)

LPC_SC->PLL0CON = 0x01; /* PLL0 Enable */

LPC_SC->PLL0FEED = 0xAA;

LPC_SC->PLL0FEED = 0x55;

while (!(LPC_SC->PLL0STAT & (1<<26)));????????????? ??????/* Wait for PLOCK0?????????????? */

LPC_SC->PLL0CON = 0x03; /* PLL0 Enable & Connect */

LPC_SC->PLL0FEED = 0xAA;

LPC_SC->PLL0FEED = 0x55;

LPC_SC->PCONP = PCONP_Val; /* Power Control for Peripherals */

LPC_SC->CLKOUTCFG = CLKOUTCFG_Val; /* Clock Output Configuration */

其中關(guān)鍵參數(shù)為PLL0倍頻系數(shù)PLL0CFG_Val、CPU時鐘分頻系數(shù)CCLKCFG_Val，由于寄存器值比實際值小1，因此它們實際值為16和4。另外每次想PLL0相關(guān)寄存器寫入新的數(shù)值時，需要向饋送寄存器當(dāng)中寫入饋送系列以后才能生效，通常是將0xAA和0x55先后寫入PLLxFEED寄存器。

將相關(guān)參數(shù)準(zhǔn)備好之后，就要根據(jù)參數(shù)配置，判斷選中的時鐘源，并通過計算得出最后的系統(tǒng)時鐘頻率。在選用外部12MHz時鐘源的條件下，程序會跳轉(zhuǎn)到CASE1的位置運行，并結(jié)合此前所給參數(shù)，計算出系統(tǒng)時鐘頻率CCLK=12M×2×16/1/4=96MHz。

case 1: /* Main oscillator => PLL0 */

SystemFrequency = (OSC_CLK *

((2 * ((LPC_SC->PLL0STAT & 0x7FFF) + 1))) / /*PLL0STAT的低15位是15，倍頻值*/

(((LPC_SC->PLL0STAT >> 16) & 0xFF) + 1) / /*PLL0STAT的16~23位是0，分頻值*/

((LPC_SC->CCLKCFG & 0xFF)+ 1)); /*CCLKCFG是系統(tǒng)分頻值,3 */

又例如使用32.768KHz的外低速晶振作為時鐘源，并同樣產(chǎn)生96MHz的系統(tǒng)時鐘，只需將CLKSRCSEL_Val、CCLKCFG_Val、PLL0CFG_Val分別改為0x02、0x02、0x1127（4391）即可，含義分別是選擇外部低速晶振，系統(tǒng)分頻為3（寄存器值比實際值小1），PLL0倍頻值為4392（而PLL0分頻值不設(shè)，默認(rèn)為0），計算：32.768×2×4392÷3=95944.704KHz，

約為96MHz。

時鐘配置注意事項

在整個代碼編寫過程中要格外注意對饋送寄存器PLLxFEED的操作，要嚴(yán)格遵循0xAA和0x55先后寫入的順序。另外要確保執(zhí)行寫入饋送序列時，不會出現(xiàn)任何一個中斷服務(wù)程序，即在執(zhí)行PLL0饋送操作時，必須禁止中斷，如果寫入的值不正確、或者沒有滿足無中斷發(fā)生的條件，那么對PLL0CFG寄存器的更改都不會生效。

在根據(jù)自身需求配置所需系統(tǒng)時鐘頻率時，往往會使用仿真器的Debug功能，觀測相關(guān)參數(shù)，以驗證時鐘頻率配置的正確與否。但不能在執(zhí)行PLL0饋送操作時，設(shè)置任何斷點，否側(cè)同樣無法使配置生效。