28.时钟初始化

Posted 2020-06-13

28.时钟初始化

ARM系统时钟初始化：

    这就需要知道什么是时钟脉冲信号，什么是时钟频率，什么是时钟源。

1. 时钟脉冲信号：

时钟脉冲信号：按一定的电压幅度，一定的时间间隔连续发出的脉冲信号。时钟脉冲信号是时序逻辑的基础，它用于决定逻辑单元中的状态何时更新。数字芯片中众多的晶体管都工作在开关状态，它们的导通和关断动作无不是按照时钟信号的节奏进行的

时钟脉冲图解：

 

 

 

 

 

    1.2时钟脉冲频率：

时钟脉冲频率：就是在单位时间，如1秒，内产生的时钟脉冲个数。

    1.3信号产生：

如何产生时钟信号：1.晶振2.锁相环PLL

    1.3.1信号产生-晶振：

晶振全称晶体振荡器，是用石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。这种晶体有一个很重要的特性，如果给他通电，他就会产生机械振荡，他们有一个很重要的特点，其振荡频率与他们的形状，材料，切割方向等密切相关。由于石英晶体化学性能非常稳定，热膨胀系数非常小，其振荡频率也非常稳定，由于控制几何尺寸可以做到很精密，因此，其谐振频率也很准确。

晶体振荡器时钟的优点包括结构简单和噪声低，以及可为客户提供精确的定制频率等方面；但另一方面，它的缺点也比较明显，例如其频率仅由晶体决定，通常是特定晶体被制成客户所需的振荡器，导致生产成本高、交货周期较长，不利于客户加快产品上市时间，而且难以获得非标准的频率。

    1.3.2信号产生-锁相环：

    PLL(锁相环)合成器是一种更为复杂的系统时钟源。通用PLL合成器需要一个外部晶

体并包含一个能够对晶体的特定频率加倍或分频的集成锁相环（PLL）电路。

    对这两种方式的对比：

典型的系统时钟振荡器源通常采用石英晶振，而更复杂的系统时钟振荡器源则是由PLL合成器提供。

1. 对于特定的时钟频率，采用PLL合成器可使用较便宜以及较低频率晶振来代替昂贵的高频晶振；

2. 对于需要多个时钟频率的系统，采用PLL合成器通过分频即可实现，而此时采用晶振模块则需要多个不同频率的晶振。

因此相对于晶体振荡器模块，通过PLL合成器提供精确时钟具有成本更低、占板面积更小等一系列优点。

 

 

 

 

学习一种处理器的时钟的通用的方法：

1. 晶振的频率
2. 时钟体系有多少PLL。
3. 这些PLL产生多少时钟。
4. 产生的时钟是用来做什么的。

   S3C6410X.pdf里：

   

    

   S3C6410可以使用外部晶振（ XXTIpll ）(默认为12MHZ)和外部时钟（ XEXTCLK ）两种方式输入时钟信号。它由跳线OM[0]决定。S3C6410 默认的工作主频为12MHz（晶振频率），S3C6410有三个PLL，分别为APLL、MPLL和EPLL。其中APLL产生ACLK，给arm core使用。MPLL产生HCLK和PCLK。EPLL产生特殊的时钟，比如为USB提供48MHz时钟。

   

   2410的时钟：

   

   6410：

   

    

   

   时钟初始化软件的工作：

5. 设置LOCK TIME
6. 设置分频系数
7. 设置CPU为异步工作模式
8. 设置FLCK

   1、设置LOCK TIME

   

   在6410的locktime分为APLL的locktime、MPLL的locktime和EPLL的locktime。所以上面有三个寄存器来设置对应的值。

   设置lock time是分别设置上面的APLL、MPLL、EPLL_LOCK的值。他们已经有了RESET VALUE已经有了默认的值：0x0000_FFFF。对于默认值。当我们没有更好的方案。就默认。不去设置。

9. 设置分频系数：

   

   由上图知道，想要合适的时钟，是通过APLL和MPLL两个锁相环，把12HMz晶振产生的时钟，通过分频，或者再分频得到想要的时钟。那么怎么分频呢？

   在这表的下面，有这样的一张表：

   

   在上表看到等参考值，当APLL为266MHz的时候，的值为0 / 266MHz。当APLL的值为533MHz的时候，的值为 0 / 533MHz.还有别的参数的值。接着在芯片手册搜索DIVARM：

   

   知：ARMCLK = DOUTAPLL / (ARM_RATIO + 1)

   

   知：HCLKX2 = HCLKX2IN / (HCLKX2_RATIO + 1)

   

   知：HCLK = HCLKX2 / (HCLK_RATIO + 1)

   

   PCLK = HCLKX2 / (PCLK_RATIO + 1)

    

   

    

   上面是四个CLK的计算公式：

   ARMCLK=APLLOUT/(DIVARM+1)=533/(0+1)=533MHZ

   HCLKx2=MPLLOUT/(DIVhclkx2+1)=533/(1+1)=266MHZ

   HCLK=HCLKx2/(DIVhclk+1)=266/(1+1)=133MHZ

   PCLK=HCLKx2/(DIVpclk+1)=266/(3+1)=66MHZ

    

   上面就是四个时钟的产生的过程。

   但是上面的那些因素的取值是：

   

   这里我们参考uboot的设置：

   

   在uboot里include/configs文件夹下有smdk6410.h里有定义这些分频因子，直接参考就行了：

   

   

   得之：

   #define Startup_APLLdiv        0

   #define Startup_HCLKx2div    1

   #define    Startup_PCLKdiv        3

   #define Startup_HCLKdiv        1

   所以：

   ARMCLK=APLLOUT/(DIVARM+1)=533/(0+1)=533MHZ

   HCLKx2=MPLLOUT/(DIVhclkx2+1)=533/(1+1)=266MHZ

   HCLK=HCLKx2/(DIVhclk+1)=266/(1+1)=133MHZ

   PCLK=HCLKx2/(DIVpclk+1)=266/(3+1)=66MHZ

   算好了值：接下来就是设置寄存器了。前面讲到的分频因子都是通过寄存器CLK_DIV0来定义的。

    

   

   设置分频系数：

   

10. 设置处理器，工作在异步模式：

    我们在前面知道，要让cpu工作在异步模式，我们是去设置我们的cp15.但是在我们的6410中，存在一个寄存器，可以设置cpu工作在异步模式：

    

    第7位就是设置同步或异步模式的，设置为0，就是异步模式：

    

    从上面知道，我们把第六位也设置为了0，这是因为：

    

    当CPU工作在异步模式的时候，应该是使用MPLL的输出作为时钟。

    我们从上图知道OTHERS[6]=0的时候，才是使用MPLL，所以，我们把6,7都设置为0.

11. 设置FCLK：

    设置FCLK的频率，实际上就是等于设置APLL和MPLL的输出频率：公式：

    

    上面有公式和参考值。我选的是12MHz，533MHz，后面就是设置的提供参考值。

    通过MPLL和APLL两个寄存器来设置：

    

    

    

    最后设置时钟的源是来之APLL和MPLL，就是对应的位是1，才是使用该源设置：

    

     

    

    

    要通过MPLL和APLL和EPLL的源来设置时钟的。可是系统上电的时候，对应的位是0 的。所以需要把他设置为1.

     

     

    最后的代码：