msp430f5529的时钟配置、例程分析

灞波儿奔

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总结一下55系列的时钟配置，我以TI官网提供的例程为例子进行分析，只要肯折腾，收获是不会少的。而且发现了例程里的注释有错误，可能会给大家带来学习时的困扰，我在下文会指出。

        有人可能会问TI的例程怎么找，我在这里也说一下。在TI官网搜索需要的芯片，在结果的右边会有该芯片的资料，点进去后找到“工具和软件”，点它之后再软件的培训内容里可以找到例程下载，就是名字里有examples的zip。

       可能已经有人这么尝试过了，但F5529的这里并没有例程。不过这并不表明TI没有提供5529的例程。另辟蹊径吧骚年，估摸着一个系列的例程都是通用的，于是就再搜了一遍5526，结果就在那里找到了55xx的例程，也就是下面要分析的例程。

-----------------------------------可以开宰了------------------------------------

       包里有关时钟配置的例程一共有9个，其实弄好前面几个，后面只是大同小异而已。

 

        （1）首先，第一个，最简单的一个，因为它根本就没有配置时钟...不过，它还是很有用，因为它给我们呈现了单片机上电后的时钟状况。

1. //   ACLK = REFO = 32.768kHz, MCLK = SMCLK = Default 1MHz  
2. #include <msp430.h>  
3.   
4. int main(void)  
5. {  
6.   volatile unsigned int i;  
7.   
8.   WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD;                   // Stop WDT  
9.   P1DIR |= BIT1;                            // P1.1 output  
10.   
11.   P1DIR |= BIT0;                            // ACLK set out to pins  
12.   P1SEL |= BIT0;                              
13.   P2DIR |= BIT2;                            // SMCLK set out to pins  
14.   P2SEL |= BIT2;                              
15.   P7DIR |= BIT7;                            // MCLK set out to pins  
16.   P7SEL |= BIT7;                                
17.   
18.   while(1)  
19.   {  
20.     P1OUT ^= BIT1;  
21.     __delay_cycles(60000);                  // Delay  
22.   }  
23. }  

复制代码

    刚开始学时就很纠结这PUC后的默认时钟状况：

After a PUC, the UCS module default configuration is:
• XT1 in LF mode is selected as the oscillator source for XT1CLK. XT1CLK is selected for ACLK.
• DCOCLKDIV is selected for MCLK.
• DCOCLKDIV is selected for SMCLK.
• FLL operation is enabled and XT1CLK is selected as the FLL reference clock, FLLREFCLK.
• On devices that have XIN and XOUT shared with general-purpose I/O, XIN and XOUT pins are set to
general-purpose I/Os and XT1 remains disabled until the I/O ports are configured for XT1 operation. If
XIN and XOUT are not shared with general-purpose I/O, XT1 is enabled.
• When available, XT2IN and XT2OUT pins are set to general-purpose I/Os and XT2 is disabled.

 

刚上电后，说是ACLK和FLL默认以XT1为源，但你又不打开XT1，那问题纠结了我很久，用示波器测试测得ACLK是大约327668Hz,但使用手册后面有说这两个时钟在XT1LF失效后会转向REFOCLK，它是内部的32768Hz的时钟（那时我还没看- -||）。

        真相就是这么一回事：

 

这是我用CCS仿真调试时暂停截的图，图示程序已经执行到while(1)里了，打开寄存器窗口看到XT1LFOFFG和DCOFFG置1了。前者被置位就是因为ACLK和FLL处于默认状态一直在向XT1取源，而XT1被禁止失效所以XT1LFOFFG被置位了，而程序还能跑就是因为XT1LF失效时它们两个时钟暂时向REFOCLK取源。后者为什么也置1了呢？它没有向XT1取源啊。呵呵，上一章说过，默认状态的DCO由FLL稳定，而FLL的时钟源XT1出问题所以DCOFFG就置1了。

        因此，即使大家不需要调整单片机的时钟，在程序的开头也请先配置一下时钟，养成这个习惯，至少把XT1打开，因为XT1比REFOCLK稳定多了。

 

        (2)第二个例程，很值得去折腾，它设置了FLL来稳定DCO到8MHz。噢不！是16MHz.

1. //   ACLK = REFO = 32kHz, MCLK = SMCLK = 8MHz  
2. #include <msp430.h>  
3.   
4. int main(void)  
5. {  
6.   volatile unsigned int i;  
7.   
8.   WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD;                   // Stop WDT  
9.   P1DIR |= BIT1;                            // P1.1 output  
10.   
11.   P1DIR |= BIT0;                            // ACLK set out to pins  
12.   P1SEL |= BIT0;                              
13.   P2DIR |= BIT2;                            // SMCLK set out to pins  
14.   P2SEL |= BIT2;                              
15.   P7DIR |= BIT7;                            // MCLK set out to pins  
16.   P7SEL |= BIT7;             
17.   
18.   UCSCTL3 = SELREF_2;                       // Set DCO FLL reference = REFO  
19.   UCSCTL4 |= SELA_2;                        // Set ACLK = REFO  
20.   UCSCTL0 = 0x0000;                         // Set lowest possible DCOx, MODx  
21.   
22.   // Loop until XT1,XT2 & DCO stabilizes - In this case only DCO has to stabilize  
23.   do  
24.   {  
25.     UCSCTL7 &= ~(XT2OFFG + XT1LFOFFG + DCOFFG);  
26.                                             // Clear XT2,XT1,DCO fault flags  
27.     SFRIFG1 &= ~OFIFG;                      // Clear fault flags  
28.   }while (SFRIFG1&OFIFG);                   // Test oscillator fault flag  
29.       
30.   __bis_SR_register(SCG0);                  // Disable the FLL control loop  
31.   UCSCTL1 = DCORSEL_5;                      // Select DCO range 16MHz operation  
32.   UCSCTL2 |= 249;                           // Set DCO Multiplier for 8MHz  
33.                                             // (N + 1) * FLLRef = Fdco  
34.                                             // (249 + 1) * 32768 = 8MHz  
35.   __bic_SR_register(SCG0);                  // Enable the FLL control loop  
36.   
37.   // Worst-case settling time for the DCO when the DCO range bits have been  
38.   // changed is n x 32 x 32 x f_MCLK / f_FLL_reference. See UCS chapter in 5xx  
39.   // UG for optimization.  
40.   // 32 x 32 x 8 MHz / 32,768 Hz = 250000 = MCLK cycles for DCO to settle  
41.   __delay_cycles(250000);  
42.       
43.   while(1)  
44.   {  
45.     P1OUT ^= BIT0;                          // Toggle P1.0  
46.     __delay_cycles(600000);                 // Delay  
47.   }  
48. }  

复制代码

      18和19行，将这两个时钟的时钟源取为了REFO，这样，就没有任何时钟在向XT1请求时钟源，DCO也没有问题，故而下面的do{}while语句能通过。这个语句就是检测时钟有没有问题，如果晶体正在起振，还没有达到工作状态，会在这个循环里等待晶体起振完毕。XT2OFFG,XT1LFOFFG,DCOFFG,OFIFG都必须由软件清零。另外，POR后，OFIFG是被置位了的。

        比如我把UCSCTL4 |= SELA_2;注释掉，这样，ACLK也会向REFO申请时钟源，但程序运行下来就并不一样了。

 

       它会卡在这个循环里出不去，和上面（1）的情况一样，ACLK的寄存器里的默认值还是在向XT1申请时钟源，XT1不干活，XT1LFOFFG就置位了。

 

        20行那里其实可以不配置，因为默认就已经是0x0000，而FLL会自动调整UCSCTL0。

 

        这个程序的精髓就在于30-35这4行（啊咧？4行？），这是配置FLL的标准流程，在调整有关FLL的寄存器前，无比要先禁止FLL，不然可能会产生不可预料的结果。

        上一章说到，用FLL稳定DCO，只要设置好FLL的时钟，再就是配置DCORSEL和FLLN就好了。利用公式：

      ·fDCOCLK= D × (N + 1) × (fFLLREFCLK÷ n)
        ·fDCOCLKDIV= (N + 1) × (fFLLREFCLK÷ n)

就可以计算出所需的值，纳尼？这和注释里的不一样？呵呵，是的，真的是注释错了。程序里(249 + 1) * 32768 = 8MHz计算的是fDCOCLKDIV！而不是注释里写的fDCOCLK!而注释里的那条看起来像公式的根本就不是个东西！

        那为什么我测出来的真的是它说的大约8MHz呢？呵呵，因为它说错了，SMCLK并没有使用DCOCLK，它还是默认地使用了DCOCLKDIV，所以那条式子计算出来的的的确确是SMCLK的频率，但因为它错了两次，1.(N + 1) * FLLRef = Fdco.2.SMCLK使用DCOCLK。所以就被它绕回来了。没想到堂堂TI的例程，也会出错。被我这菜鸟抓到了。

 

        把19行改为了

1. UCSCTL4 &= ~SELS_4;                       //取消默认的SELS_4  
2. UCSCTL4 |= SELA_2 + SELS_3;               //设置SMCLK = DCO  

复制代码

       测了一下SMCLK，16.828MHz，是接近计算值，结论正确！所以大家在计算使用DCO时要注意DCODIV的存在，在我感觉，DCODIV更像是老大。

 

        而后我把目光盯向了DCORSEL，因为看的资料一直在说只要把公式里面4个量设置好就可以得到想要的DCO或DCODIV频率。那还设置DCORSEL干嘛？

        于是，我把UCSCTL1 = DCORSEL_5;注释掉了，RCORSEL默认值是RCORSEL_2，再调试了一遍。

 

       发现DCOFFG被置位了，而SMCLK得频率只有2.456MHz，不是计算值呀！

        DCORSEL的作用是设定DCO的频率范围，详见datasheet里的下面这表：

 

   可以看到，DCORSEL = 2时，DCO最大最大也就7.38MHz，没有达到我们要的16点多MHz。

        也就是说，就算是使用FLL来稳定DCO，DCO大概的范围即DCORSEL还是需要设置的！

        于是，我有把DCORSEL = 3，调了一次

 

        DCOOFFG还是被置位了，SMCLK频率只有4.654MHz，看表，DCORSLE = 3时DCO最大是14.0，还没有达到计算值。

        在把DCORSEL设置为4之后，一切都正常了，5,6,7都试过没问题，计算值16.384MHz包含在这些范围里面。所以结论是正确的！还是那句话：就算是使用FLL来稳定DCO，DCO大概的范围即DCORSEL还是需要设置的！这个范围只需要包含目标值就行。

 

        （3）例程2终于被我折腾完了，后面的例程不过是换了下时钟源换了下频率，已经没多少研究的价值，不过这些是我都看了一遍之后的结论。

        在例程3和4里，还是设置FLL，不过是3里面换了下数值，do{}while放下面而已，还是使用DCODIV，注释还是错的......

        4里面启用了XT1，用了这3句代码：

1. P5SEL |= BIT4+BIT5;                       // Port select XT1  
2. UCSCTL6 &= ~(XT1OFF);                     // XT1 On  
3. UCSCTL6 |= XCAP_3;                        // Internal load cap  

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打开XIN和XOUT

        置0XT1OFF

        老实说电容我不知道怎么选，不过这里选了12pf，那就12pf吧。其实上电后XCAP里的值默认就是XCAP_3，所以这里可以不配置

        启用了XT1别忘了要等它起振：

1. // Loop until XT1 fault flag is cleared  
2. do  
3. {  
4.   UCSCTL7 &= ~XT1LFOFFG;                  // Clear XT1 fault flags  
5. }while (UCSCTL7&XT1LFOFFG);               // Test XT1 fault flag  

复制代码

        其他的没什么了，说一下XT1的牛逼，这里ACLK和SMCLK的计算值分别是

ACLK = 32768Hz, SMCLK = 2457600Hz。

        我测出来的是

ACLK = 32767.5Hz, SMCLK = 2457560Hz。

        非常高的精密度，而且非常稳定，数值就没有变化过。相比起使用REFO时的频率总是会有百分之零点几到一点几的误差而且会有波动，当然是XT1更胜一筹。

 

        （4）好了，写了这么多，能分享的就是这些了，关于时钟这一块，就到此结束吧。