LM3S库函数解析之SysCtlClockSet

柳叶舟

LM3S库函数解析之SysCtlClockSet [复制链接]

SysCtlClockSet函数负责设置LM3S处理器的时钟，大家都知道，现在的ARM芯片越来越强大，时钟系统也越来越复杂。到底它的时钟设置会有多复杂呢，还是深入SysCtlClockSet函数来一探究竟吧。

SysCtlClockSet函数只有一个参数，所有的时钟设置都在这一个数据中表达，但是时钟控制寄存器却有两个，也就是说要通过这一个长整型变量来设置两个寄存器的值。这时候我们不禁要问一句，LM3S所有的芯片都有两个时钟寄存器吗？还有那些低端的101、102也是这样的吗？那TI也真够下本钱的。

事实上财大气粗的TI也还是比较节俭的，并非所有的芯片都有两个时钟寄存器。这就牵扯出了一个问题，LM3S的库函数是给整个系列通用的，如果我们在没有RCC2寄存器的芯片上设置RCC2会有什么反应呢？这个函数的第一句就给了我们答案。

    if(DEVICE_IS_SANDSTORM && (ulConfig & SYSCTL_RCC2_USERCC2))

    {

        return;

    }

DEVICE_IS_SANDSTORM是一个宏，定义在库文件Hw_sysctl.h中。它的作用就是检测当前芯片有没有RCC2寄存器，从这个宏中我推测LM3S芯片至少分为两个版本，Ver0版和Ver1版，其中Ver1版又分为两个系列，Sandstorm系列和Fury系列。其中只有Ver1版的Fury系列有寄存器RCC2。这个宏会根据DID0寄存器来判断当前芯片是否是Fury系列芯片，如果不是则返回true。

ulConfig & SYSCTL_RCC2_USERCC2则是判断当前设置中有没有设计RCC2寄存器。ulConfig是函数SysCtlClockSet的参数，其最高位决定是否使用RCC2，1表示使用RCC2、0表示不使用RCC2。SYSCTL_RCC2_USERCC2的值为0x80000000，最高位是1两者按位与之后，如果ulConfig最高位为1，则结果不为0，与DEVICE_IS_SANDSTORM逻辑与的结果为真，就会执行return语句结束函数。这样，当我们在没有RCC2寄存器的器件上设置RCC2 的时候，函数不会执行任何操作，避免出现错误。

由于时钟对于处理器的重要性，使得时钟设置不能像其它寄存器那样直接将新的值写入即可，这中间涉及到时钟切换等操作，要不我们一下子把所有时钟都给关闭了，处理器也就不能执行后面的语句了，新的时钟也就出不来了。因此在设置时钟之前有必要先了解一下当前时钟状况。如下：

    ulRCC = HWREG(SYSCTL_RCC);

    ulRCC2 = HWREG(SYSCTL_RCC2);

    读出当前系统中RCC和RCC2寄存器的值在变量ulRCC和ulRCC2中暂存，前面我们说过了，有些器件吗没有RCC2寄存器，对于没有RCC2寄存器的器件，在RCC2位置读出的数据将为0，而写该操作将被忽略，不会对系统产生影响，因为其RCC2所在地址（偏移量0x70）没有被使用。

锁相环输出依赖其它时钟源，因此，不论怎样更改时钟设置，锁相环都会有一段时间停止工作，为了抱着处理器的时钟连续，在配置时钟之前需要先把系统时钟切换到不依赖锁相环的时钟源，外部时钟或者内部时钟。

    ulRCC |= SYSCTL_RCC_BYPASS;

    ulRCC &= ~(SYSCTL_RCC_USESYSDIV);

    ulRCC2 |= SYSCTL_RCC2_BYPASS2;

 

    HWREG(SYSCTL_RCC) = ulRCC;

    HWREG(SYSCTL_RCC2) = ulRCC2;

 

柳叶舟

LM3S有众多的时钟源，要知道，每一个时钟源都要耗电，为了实现低功耗，允许用户将不用的时钟源关闭，但这又会带来一个问题，如果我们把时钟切换到了一个时钟源，但是我一不小心刚刚把这个时钟源给关掉了，这该怎么办呢？所以，在切换时钟之前先要看看我们使用的时钟源是否正在运行，方法是检测ulRCC和ulConfig中相应位是否一致。这里的SYSCTL_RCC_IOSCDIS和SYSCTL_RCC_MOSCDIS起到的其实是一个屏蔽字的作用，屏蔽掉其他的位，留下相应的位来运算。检测及设置时钟源代码如下：

    if(((ulRCC & SYSCTL_RCC_IOSCDIS) && !(ulConfig & SYSCTL_RCC_IOSCDIS)) ||

       ((ulRCC & SYSCTL_RCC_MOSCDIS) && !(ulConfig & SYSCTL_RCC_MOSCDIS)))

    {

        ulRCC &= (~(SYSCTL_RCC_IOSCDIS | SYSCTL_RCC_MOSCDIS) |

                  (ulConfig & (SYSCTL_RCC_IOSCDIS | SYSCTL_RCC_MOSCDIS)));

 

        //如果新的时钟配置字中关于时钟源使能的部分与原来的不一致，则先将原来的清零，然后再将新的写入

        HWREG(SYSCTL_RCC) = ulRCC;

 

        if((ulRCC2 & SYSCTL_RCC2_USERCC2) &&

           (((ulRCC2 & SYSCTL_RCC2_OSCSRC2_M) == SYSCTL_RCC2_OSCSRC2_30) ||

            ((ulRCC2 & SYSCTL_RCC2_OSCSRC2_M) == SYSCTL_RCC2_OSCSRC2_32)))

        {

            //如果使用了RCC2并且系统采用的是低速时钟，则等待4096个时钟周期，反之则等待524288个时钟周期。

            SysCtlDelay(4096);

        }

        else

        {

            SysCtlDelay(524288);

        }

    }

柳叶舟

好了，解决了时钟连续的问题了，下面该大刀阔斧的干了，将所设置的时钟标志字写入RCC，如下：

    ulRCC &= ~(SYSCTL_RCC_XTAL_M | SYSCTL_RCC_OSCSRC_M |

               SYSCTL_RCC_PWRDN | SYSCTL_RCC_OEN);

清除原来寄存器里的相关位，包括用于指定晶振频率的9:6位，用于指定振荡源的5:4位，用于控制锁相环供电的PWRDN位与锁相环使能的OEN位，不管原来是什么值，统统清除设置新的值。这里需要提及一下的就是这个OEN位，在Datasheet上没有提及这一位，其所在的位置（12位）被标为保留位，应该是Datasheet的一处错误！

设置新的值：

    ulRCC |= ulConfig & (SYSCTL_RCC_XTAL_M | SYSCTL_RCC_OSCSRC_M |

                         SYSCTL_RCC_PWRDN | SYSCTL_RCC_OEN);

跟前面一样，这里的SYSCTL_RCC_XTAL_M等是作为屏蔽字的。

对RCC2如法炮制：

    ulRCC2 &= ~(SYSCTL_RCC2_USERCC2 | SYSCTL_RCC2_OSCSRC2_M |

                SYSCTL_RCC2_PWRDN2);

    ulRCC2 |= ulConfig & (SYSCTL_RCC2_USERCC2 | SYSCTL_RCC_OSCSRC_M |

                          SYSCTL_RCC2_PWRDN2);

后面还有一个赋值语句：

    ulRCC2 |= (ulConfig & 0x00000008) << 3;

这个是干什么的呢？

这是用来设置使用低频振荡器的。在RCC2中，设置振荡源的位比RCC中多出一位，同时RCC中有一个保留字11，用此保留字再加上前面多出的一位就可以用来指定两个振荡源了，分别是内部30KHz和外部32KHz。由于与RCC相同的两位已经在前面设置了，这里只需要设置最高位就可以了。

在ulConfig取值中，代表30KHz的是0x80000030，代表32KHz的是0x80000038。与屏蔽字0x00000008运算后左移三位，就可以将决定位移动到所需要的位置第“6”位（从0开始）。

那么从刚才这个运算来看，起作用的其实只有第四位一位，我们把30KHz和32KHz代表的值取0x80000000和0x80000008就可以了，前面的那个3根本没参加运算，如果设置成0x00000040的话连移位都不需要了，事实是这样的吗？我们前面说了，RCC2中与RCC相同位置的位已经在前面设置了，同时，要想使用低频晶振，RCC2中的5:4位必须设置成11，但是11在RCC是保留字，所以，不可以通过可以与RCC共享的值来设置，必须单独指定。我们再来看一下这两个值的二进制代码（最后8位）：

30KHz：00110000

32KHz：00111000

如果把32KHz中位置3处的1移动到位置6，大家会发现什么，这不就是30KHz和32KHz在RCC2中编码的原码吗？

所以设置是这样的：5:4中的两位因为作用一样，只是在RCC中没意义，但是RCC2起作用的时候RCC中相应位不起作用，所以，完全可以由这两位来覆盖，但是第6位就不一样了，在RCC寄存器中有别的用处，RCC2中的值不能覆盖，所以将这一位挪到了另外两位的后面，形成了这样一种编码，再赋值的时候先赋第5:4位（可以同时赋给RCC和RCC２，然后屏蔽掉这两位，再左移三位，将最后一位移动到需要的位置，再单独赋给RCC2。

柳叶舟

接下来清除锁相环锁定中断，因为待会等待锁相环锁定时还需要判断这一中断。

    HWREG(SYSCTL_MISC) = SYSCTL_INT_PLL_LOCK;

把变量中暂存的值写入实际寄存器：

    if(ulRCC2 & SYSCTL_RCC2_USERCC2)

    {

        HWREG(SYSCTL_RCC2) = ulRCC2;

        HWREG(SYSCTL_RCC) = ulRCC;

    }

    else

    {

        HWREG(SYSCTL_RCC) = ulRCC;

        HWREG(SYSCTL_RCC2) = ulRCC2;

    }

    SysCtlDelay(16);

这里有个顺序，如果使用了RCC2，则需要先写RCC2再写RCC，否则先写RCC再写RCC2，我想估计是RCC2中的USERRCC2位需要抢先控制系统吧，目前还不很确定为什么这么做。

写入寄存器之后需要等待一段时间等待新的设定生效。

最后是有关锁相环分频系数和振荡源使能及其它一些的设置，由于前面新的时钟源已经运行起来了，所以这里不需要再注意顺序了，全部设置完成后一次性写入。

下面是关于锁相环分频系数及振荡源使能的设置，目前操作是在临时变量中进行的。

    ulRCC &= ~(SYSCTL_RCC_SYSDIV_M | SYSCTL_RCC_USESYSDIV |

               SYSCTL_RCC_IOSCDIS | SYSCTL_RCC_MOSCDIS);

    ulRCC |= ulConfig & (SYSCTL_RCC_SYSDIV_M | SYSCTL_RCC_USESYSDIV |

                         SYSCTL_RCC_IOSCDIS | SYSCTL_RCC_MOSCDIS);

    ulRCC2 &= ~(SYSCTL_RCC2_SYSDIV2_M);

    ulRCC2 |= ulConfig & SYSCTL_RCC2_SYSDIV2_M;

如果使用了锁相环，则需要等待锁相环锁定后才能进行后面的操作：

    if(!(ulConfig & SYSCTL_RCC_BYPASS))

    {

        for(ulDelay = 32768; ulDelay > 0; ulDelay--)

        {

            if(HWREG(SYSCTL_RIS) & SYSCTL_INT_PLL_LOCK)

            {

                break;//等待锁相环锁定

            }

        }

 

        // 如果使用了锁相环，则需要将锁相环旁路位清零

        ulRCC &= ~(SYSCTL_RCC_BYPASS);

        ulRCC2 &= ~(SYSCTL_RCC2_BYPASS2);

}

 

    HWREG(SYSCTL_RCC) = ulRCC;

    HWREG(SYSCTL_RCC2) = ulRCC2;

    SysCtlDelay(16);

最后将暂存变量中的值写入寄存器，短暂延时等待新设置生效，时钟设置就完成了！

注：程序中用到的宏DEVICE_IS_SANDSTORM及HWREG(x)在hw_types.h中定义。函数SysCtlDelay（x）就在文件sysctl.c中定义。

柳叶舟

发表主题的字数限制也有点太少了吧，不过这样也好，发现芯币增长速度变快了

bjmonsoon

支持..................

drjloveyou

你是从WORD复制过来的吧？很有很多格式修饰符占用了字符的空间

soso

哈 是从WORD复制出来的吧？
WORD和网页的语言还是有些不协调的
WORD复制到网页 经常带很多很多代码 限制的是20000字的，加上WORD代码就显得空间不足了

smtsmt10

感谢楼主的分享哦。。 顶顶

柳叶舟

呵呵，确实如此，我是发现在Word中的排版格式在这里还可以保留，所以就用Word写了再复制到这里的，没想到它偷偷的给我增加了那么多东西

academic

ulConfig & SYSCTL_RCC2_USERCC2则是判断当前设置中有没有设计RCC2寄存器。ulConfig是函数SysCtlClockSet的参数，其最高位决定是否使用RCC2，1表示使用RCC2、0表示不使用RCC2。SYSCTL_RCC2_USERCC2的值为0x80000000，最高位是1两者按位与之后，如果ulConfig最高位为1，则结果不为0，与DEVICE_IS_SANDSTORM逻辑与的结果为真，就会执行return语句结束函数。这样，当我们在没有RCC2寄存器的器件上设置RCC2 的时候，函数不会执行任何操作，避免出现错误。

相与结果为1，应该是使用RCC2，那为什么还要返回呢？

柳叶舟

因为SANDSTORM系列器件没有RCC2，如果配置参数中包含RCC2的操作，肯定是出了问题。所以要返回

academic

哦，谢谢。

yuchenglin

学习
支持..................

missforever

好帖子！ 学习了

hw12xian

有没有LM3S库函数的说明啊？

Triton.zhang

不错，总结得很好

buduo1216

感谢楼主的分享哦。。 顶顶

ooakk

再顶！