S3C2440-裸机篇-05 | S3C2440时钟体系详解（FCLKPCLKHCLK）

Posted 2021-07-14 Neutionwei

1.时钟架构

简化一下如图所示：

1.1.时钟源的选择

S3C2440的时钟源来源有两种：

• 外部晶振（OSC）
• 外部时钟信号（EXTCLK）

选择哪一路作为S3C2440的时钟源由模式控制引脚OM3和OM2引脚（的电平）决定，如何选择见下图：

以JZ2440开发板为例，其使用的是12Mhz外部晶振， 硬件电路如下：

其OM3和OM2选择引脚设置如下，选择第一种方式：

1.2.MPLL改变主时钟FCLK的控制时序（上电复位时序）

2.实验 —— LED闪烁（为了后续对比）

2.1.实验目的

使用C语言控制LED闪烁。

2.2.实验代码

启动文件与之前相同；
C程序添加延时函数delay修改后如下：

void delay(unsigned int xms)
{
	while(xms--);
}
int main(void)
{
	/* 设置GPFCON寄存器，配置GPF4引脚为输出模式 */
	*(unsigned int *)0x56000050 &= ~(3<<(2*4));
	*(unsigned int *)0x56000050 |= 1<<(2*4);
	/* 程序循环闪烁LED */
	while(1)
	{
		/* 设置GPFDAT寄存器，GPF4输出低电平，点亮LED */
		*(unsigned int *)0x56000054 &= ~(1<<4);
		delay(100000);	
		/* 设置GPFDAT寄存器，GPF4输出高电平，熄灭LED */
		*(unsigned int *)0x56000054 |= (1<<4);
		delay(100000);
	}
}

编译的makefile也和之前相同；

2.3.运行结果

第一个LED先亮起，1s后熄灭，1s后再次点亮，如此循环。

3.实验 —— 设置芯片时钟运行频率

3.1.实验目的

设置芯片的时钟工作频率最高，如下：

• FCLK = 400Mhz
• HCLK = 100Mhz
• PCLK = 50Mhz

与实验2对比观察效果。

注：芯片手册中给出的最高时钟频率：

3.2.实验步骤

1. 设置PLL更改之后的锁定时间（默认即可）
   
2. 设置分频系数（UCLK=UPLL（默认值）、HCLK = FCLK/4（100M）、PCLK=HCLK/2（50M））
   
3. HDIVN不为0，设置CPU为异步模式
   注：其中#R1_nF:OR:R1_iA的值为0xc0000000。
   
4. 设置MPLL倍频，产生FCLK=400Mhz：
   
   注：MPLLCON寄存器的值可以由公式自己推算，但芯片手册中推荐直接查找推荐表获得：
   

3.3.实验代码

时钟修改应该在上电后修改，所以在启动文件中关闭看门狗之后添加：

@ brief:	S3C2440启动文件
@ author:	mculover666
@ note:
@			1.关闭看门狗
@			2.设置栈顶指针SP（从Nand启动）
@			3.设置时钟：FCLK=400Mhz，HCLK=100Mhz，PCLK=50Mhz
@			4.调用main函数，保存返回地址，转入C程序
.text
.global	_start
_start:
	@ 关闭看门狗
	LDR	R0,=0x53000000
	MOV	R1,#0
	STR	R1,[R0]
	@ 设置栈顶指针SP（从Nand启动）
	LDR SP,=4096
	@ 设置时钟：FCLK=400Mhz，HCLK=100Mhz，PCLK=50Mhz
	@ 设置PLL更改之后的锁定时间（默认值）
	LDR R0,=0x4c000000
	LDR R1,=0xFFFFFFFF
	STR R1,[R0]
	@ 设置分频系数
	LDR R0,=0x4c000014
	LDR R1,=0x05
	STR R1,[R0]
	@ HDIVN不为0，设置CPU为异步模式（来源芯片手册）
	mrc p15,0,r0,c1,c0,0
	orr r0,r0,#0xc0000000  @#R1_nF:OR:R1_iA
	mcr p15,0,r0,c1,c0,0
	@ 设置MPLL，输出FCLK=400Mhz
	LDR R0,=0x4c000004
	LDR R1,=(92<<12)|(1<<4)|(1<<0)
	STR R1,[R0]	
	@ 设置MPLL之后锁定一段时间，然后系统变为设置的频率
	@ 调用main函数，保存返回地址，转入C程序
	BL	main
	@ main函数返回，程序暂停
halt:
	B	halt

为了方便对比**，C程序与实验2的相同**；
编译的makefile和之前的也相同；

3.4.实验结果

程序编译下载后，可以观察到，LED闪烁速度与之前相比快了非常多。

3.5.实验总结

通过本节的两个实验，

• 从直观的的现象来看：同样的C语言程序（都是delay(100000)），但是在第二个实验中因为CPU时钟FCLK提高到最高运行频率400Mhz，所以LED的闪烁速度与之前相比快了好几倍；
• 深入到S3C2440芯片的结构：掌握了S3C2440的时钟体系架构和上电复位时序，其时钟源有两个：外部晶振或者外部时钟，通过OM[3:2]硬件选择，其内部主要调整频率的PLL有两个：MPLL（产生FCLK）和UPLL（产生UCLK），其主要的时钟频率有三个（FCLK->CPU使用，HCLK->AHB总线高速外设使用，PCLK->APB总线低速外设使用），其中HCLK和PCLK由FCLK分频而来；
• 在芯片操作上：掌握了如何编程设置寄存器控制S3C2440的时钟频率（比如本节设置FCLK=400Mhz，HCLK=100Mhz，PCLK=50Mhz）。