中科芯CKS32K148 MCU SCG時(shí)鐘工作頻率范圍和寄存器設(shè)置

MCU微課堂

CKS32K148 SCG（二）

第四十九期 2024.12.6

六、SCG時(shí)鐘工作頻率范圍

接第四十五期的SCG介紹，下文對(duì)SCG時(shí)鐘工作頻率范圍、寄存器設(shè)置等進(jìn)行詳細(xì)闡述。

在不同的工作模式下，系統(tǒng)對(duì)于不同的內(nèi)部時(shí)鐘存在安全工作頻率范圍的限制，以保證系統(tǒng)的正常工作。下表為SCG內(nèi)部時(shí)鐘在不同工作模式下的安全工作頻率范圍匯總。

表1 SCG內(nèi)部時(shí)鐘安全工作頻率

七、SCG寄存器配置

在前文中，已經(jīng)對(duì)SCG時(shí)鐘進(jìn)行了整體介紹，下面以RUN模式下配置SPLL為系統(tǒng)時(shí)鐘源為例，對(duì)時(shí)鐘配置的具體方法進(jìn)行講解。

圖5 SYSCLK生成流程

在RUN模式下選擇SPLL作為系統(tǒng)時(shí)鐘源時(shí)，應(yīng)對(duì)SPLL時(shí)鐘進(jìn)行相關(guān)使能操作，同時(shí)應(yīng)保證SPLL的輸出信號(hào)頻率在正常工作頻率90~160MHz范圍內(nèi)。在對(duì)SPLL的配置中，有兩個(gè)較為重要的寄存器，分別是SCG_SPLLCSR和SCG_SPLLCFG。

圖6 SCG_SPLLCSR寄存器

在SCG_SPLLCSR寄存器中，我們應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注如下幾位：

圖7 SPLL系統(tǒng)時(shí)鐘選擇與有效位

圖8 SPLL時(shí)鐘使能位

圖9 SCG_SPLLCFG寄存器

在SCG_SPLLCFG寄存器中，我們應(yīng)關(guān)注如下兩位：

圖10 SPLL倍頻系數(shù)位

圖11 SPLL分頻系數(shù)位

可知，SPLL對(duì)參考時(shí)鐘信號(hào)能夠進(jìn)行16~47倍頻和最大8分頻。

由于SPLL以SOSC作為參考時(shí)鐘源，還應(yīng)在寄存器SCG_SOSCCSR中對(duì)SOSC時(shí)鐘使能。

圖12 SCG_SOSCCSR寄存器

SCG_SOSCCSR寄存器中，SOSC時(shí)鐘使能的相關(guān)位如下：

圖13 SOSC時(shí)鐘有效位

圖14 SOSC時(shí)鐘使能位

在完成上述時(shí)鐘配置后，在寄存器SCG_RCCR中配置RUN模式下的系統(tǒng)時(shí)鐘源。

圖15 SCG_RCCR寄存器

圖16 系統(tǒng)時(shí)鐘源選擇位

除SPLL時(shí)鐘外，還應(yīng)保證生成的內(nèi)部時(shí)鐘SYS_CLK、BUS_CLK和FLASH_CLK工作在安全頻率范圍內(nèi)。下圖為系統(tǒng)時(shí)鐘源信號(hào)（紫色）生成內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的流程圖。

圖17 內(nèi)部時(shí)鐘生成流程

生成的內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)頻率由寄存器SCG_RCCR中如下相關(guān)位調(diào)控：

圖18 內(nèi)核時(shí)鐘分頻位

圖19 總線時(shí)鐘分頻位

圖20 FLASH時(shí)鐘分頻位

八、SCG結(jié)構(gòu)體初始化

在標(biāo)準(zhǔn)庫中，所有時(shí)鐘的初始化均可通過CLOCK_DRV_Init()實(shí)現(xiàn)：

CLOCK_DRV_Init(&clockMan1_InitConfig0);

其中使用的參數(shù)結(jié)構(gòu)體指針clockMan1_InitConfig0，其結(jié)構(gòu)體類型為clock_manager_user_config_t，結(jié)構(gòu)體定義如下：

typedef struct

{

scg_config_t scgConfig; /*!< SCG Clock configuration. ?????*/

sim_clock_config_t simConfig; /*!< SIM Clock configuration. ?????*/

pcc_config_t pccConfig; /*!< PCC Clock configuration. ?????*/

pmc_config_t pmcConfig; /*!< PMC Clock configuration. ?????*/

} clock_manager_user_config_t;

需要注意的是，由于SCG相關(guān)時(shí)鐘的配置僅需在第一個(gè)成員結(jié)構(gòu)體scgConfig中進(jìn)行，對(duì)于其余的成員結(jié)構(gòu)體的使用本文中將不進(jìn)行介紹。

SCG的初始化結(jié)構(gòu)體類型為scg_config_t，下面是相關(guān)結(jié)構(gòu)體的定義：

typedef struct

{

scg_sirc_config_t sircConfig; /*!< Slow internal reference clock configuration.*/

scg_firc_config_t fircConfig; /*!< Fast internal reference clock configuration. */

scg_sosc_config_t soscConfig; /*!< System oscillator configuration. ???????*/

scg_spll_config_t spllConfig; /*!< System Phase locked loop configuration. ?*/

scg_rtc_config_t rtcConfig; /*!< Real Time Clock configuration. ????????*/

scg_clockout_config_t clockOutConfig; /*!< SCG ClockOut Configuration. ??????????*/

scg_clock_mode_config_t clockModeConfig; /*!< SCG Clock Mode Configuration. ???????*/

} scg_config_t;

在本文中，我們需要使用上述結(jié)構(gòu)體中的成員結(jié)構(gòu)體soscConfig、spllConfig以及clockModeConfig完成對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘輸出的配置。

對(duì)于SOSC時(shí)鐘，初始化結(jié)構(gòu)體類型為scg_sosc_config_t，結(jié)構(gòu)體定義如下：

typedef struct

{

uint32_t freq; /*!< System OSC frequency. ?*/

scg_sosc_monitor_mode_t monitorMode; /*!< System OSC Clock monitor mode. ?*/

scg_sosc_ext_ref_t extRef; /*!< System OSC External Reference Select.*/

scg_sosc_gain_t gain; /*!< System OSC high-gain operation. */

scg_sosc_range_t range; /*!< System OSC frequency range. ?*/

scg_async_clock_div_t div1; /*!< Asynchronous peripheral source. ?*/

scg_async_clock_div_t div2; /*!< Asynchronous peripheral source. ?*/

bool enableInStop; /*!< System OSC is enable or not in stop mode. */

bool enableInLowPower; /*!< System OSC is enable or not in low power mode.*/

bool locked; /*!< System OSC Control Register can be written. */

bool initialize; /*!< Initialize or not the System OSC module.*/

} scg_sosc_config_t;

該結(jié)構(gòu)體中共有11個(gè)成員變量，我們僅需配置其中的第1、4、5和11號(hào)變量即可完成對(duì)SOSC時(shí)鐘的使能，其功能分別如下：

變量一freq：應(yīng)配置為當(dāng)前SOSC使用的時(shí)鐘源頻率。

變量四gain：用于控制晶振操作的功耗模式，可選高增益或低增益。

變量五range：用于為OSC選擇頻率范圍，作為SPLL的時(shí)鐘源，本文中SOSC只能選擇高頻率范圍。

變量十一initialize：用于對(duì)SOSC時(shí)鐘進(jìn)行使能，決定了時(shí)鐘是否有效。

對(duì)于SPLL時(shí)鐘，初始化結(jié)構(gòu)體類型為scg_spll_config_t，結(jié)構(gòu)體定義如下：

typedef struct

{

scg_spll_monitor_mode_t monitorMode; /*!< Clock monitor mode selected. ?*/

uint8_t prediv; /*!< PLL reference clock divider. ?*/

uint8_t mult; /*!< System PLL multiplier. ?*/

uint8_t src; /*!< System PLL source. ?*/

scg_async_clock_div_t div1; /*!< Asynchronous peripheral source.*/

scg_async_clock_div_t div2; /*!< Asynchronous peripheral source.*/

bool enableInStop; /*!< System PLL clock is enable or not in stop mode. */

bool locked; /*!< System PLL Control Register can be written. */

bool initialize; /*!< Initialize or not the System PLL module. */

} scg_spll_config_t;

該結(jié)構(gòu)體中共有9個(gè)成員變量，我們需配置其中的第2、3、4和9號(hào)變量以完成對(duì)SPLL時(shí)鐘的使能以及輸出頻率調(diào)控，其功能分別如下：

變量二prediv：用于配置SPLL參考時(shí)鐘頻率的分頻系數(shù)。

變量三mult：用于配置SPLL參考時(shí)鐘頻率的乘法因子。

變量四src：用于配置SPLL的輸入時(shí)鐘源，在本文中僅能選擇參考時(shí)鐘SOSC作為時(shí)鐘源。

變量九initialize：用于對(duì)SPLL時(shí)鐘進(jìn)行使能，決定了時(shí)鐘是否有效。

對(duì)于RUN模式下的內(nèi)部時(shí)鐘配置，初始化結(jié)構(gòu)體類型為scg_system_clock_config_t，結(jié)構(gòu)體定義如下：

typedef struct

{

scg_system_clock_div_t divSlow; /*!< Slow clock divider. */

scg_system_clock_div_t divBus; /*!< BUS clock divider.*/

scg_system_clock_div_t divCore; /*!< Core clock divider. */

scg_system_clock_src_t src; /*!< System clock source. */

} scg_system_clock_config_t;

該結(jié)構(gòu)體中共有4個(gè)成員變量，其功能分別如下：

變量一divSlow：用于控制FLASH時(shí)鐘分頻比。

變量二divBus：用于控制總線時(shí)鐘分頻比。

變量三divCore：用于控制內(nèi)核時(shí)鐘分頻比。

變量四src：用于在運(yùn)行模式下，選擇產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘的時(shí)鐘源。

九、時(shí)鐘配置代碼

依據(jù)前文中對(duì)寄存器與SCG時(shí)鐘結(jié)構(gòu)體的基本介紹，即可在函數(shù)CLOCK_DRV_Init()中對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行相關(guān)配置。本文以SPLL為時(shí)鐘源，配置輸出56MHz的SYSCLK、28MHz的BUSCLK以及14MHz的FLASHCLK。相關(guān)結(jié)構(gòu)體代碼如下：

clock_manager_user_config_t clockMan1_InitConfig0 =

{

.scgConfig =

{

.soscConfig =

{

.initialize = true,

.freq = 8000000U, /* System Oscillator frequency: 8MHz */

.extRef = SCG_SOSC_REF_OSC, /* Internal oscillator of OSC requested. */

.range = SCG_SOSC_RANGE_HIGH, /* High frequency range selected for the crystal oscillator of 8 MHz to 40 MHz. */

},

.spllConfig =

{

.initialize = true,

.prediv = (uint8_t)SCG_SPLL_CLOCK_PREDIV_BY_1,/* Divided by 1 */

.mult = (uint8_t)SCG_SPLL_CLOCK_MULTIPLY_BY_28,/* Multiply Factor is 28*/

.src = 0U,/*Clock Source SOSC*/

},

.clockModeConfig =

{

.initialize = true,

.rccrConfig =

{

.src = SCG_SYSTEM_CLOCK_SRC_SYS_PLL,/* System PLL */

.divCore = SCG_SYSTEM_CLOCK_DIV_BY_2,/* Core Clock Divider: divided by 2 */

.divBus = SCG_SYSTEM_CLOCK_DIV_BY_2,/* Bus Clock Divider: divided by 2 */

.divSlow = SCG_SYSTEM_CLOCK_DIV_BY_4,/* Slow Clock Divider: divided by 4 */

},

}

}

};