Hanker TI M4 开发板开发应用教程第三章第二节：系统时钟设置

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Hanker TI M4 开发板开发应用教程第三章第二节：系统时钟设置 [复制链接]

 

第四章Hanker TM4C123 外设应用
4.2 TM4C123 的系统时钟分析
4.21 原理分析：
今天我们来讨论下TM4C123 的系统时钟如何设置。大家需要了解的其实就是在什么状态下设置怎么样的时钟速度，保证我们系统能够正常工作。

ARM CORTEX M 系列核心要比51 单片机工作速度快的多。通过设置系统时钟，来确定核心的工作频率是我们在编程之前的首要问题。TM4C123 Cortex-M4 内核最高运行频率为80MHz，当然我们可以设置相应在不同频率下工作。首先我们看看下面的时钟结构图，看懂结构图是我们学习的第一步：

现在我一起来看看这个结构图，TM4C123 系列ARM 集成有两个内部振荡器，一个是16MHz 的高速精确振荡器OSC，一个是30KHz 低速振荡器INTOSC。

外部时钟主振荡器可以接外部晶振，TM4C123 有一个休眠模式时钟32.768KHZ的外部时钟源。在休眠备用电源管脚VBAT 正常供电的情况下，可以从冬眠专用的晶振管脚XOSC0 输入32.768KHz 的外部有源振荡信号。也就是说TM4C123 系列支持外接慢速时钟源。

另一个外部时钟可以外接石英晶体做为主时钟，也可以外接有源晶振做为时钟源。

精确的内部振荡器是片上时钟的时钟源。它不需要任何外部元件的使用，并提供在室温下的时钟是16MHz 的±1％，不同温度下的温度和±3％ 。PIOSC 允许在更低的系统成本需要一个精确的时钟源的应用，就是说不需要外加晶振。如果需要主振荡器，软件必须使主振荡器复位后，允许主振荡器稳定之前改变时钟基准。如果休眠模块的时钟源是一个32.768kHz 的振荡器，那么其可以参考精确的内部振荡器时钟通过软件修剪提高精度。PIOSC 可以被配置为ADC 时钟源以及波特率时钟UART 和SSI 。


主振荡器提供一个频率精确的时钟源两个途径：外部单端时钟源连接到OSC0 输入引脚或OSC0 输入和OSC1 输出管脚之间连接一个外部晶体。如果PLL 正在使用，晶体的值必须是5 兆赫之间的支持频率为25 MHz（含）。如果PLL 不使用，晶体可能是支持频率4 MHz 至25 MHz 中的任何一个。通过指定的单端时钟源的范围控制微控制器的速度。请注意， MOSC 提供的USB PLL 的时钟源必须连接到一个晶体或振荡器。

4.22 硬件设计：
考虑到通用性，2 个外部时钟我们都外加晶体，如图所示：

分别外接16MHZ 和32.768KHZ 晶振

4.23 软件设计：

外设库函数设计说明：
系统时钟设置函数为：viod SysCtlClockSet( unsigned long ulConfig)
ulConfig：时钟配置字，应当取下列各组数值之间的“或运算”组合形式：

1.系统时钟分频值
SYSCTL_SYSDIV_1 // 振荡器不分频（不可用于PLL）
SYSCTL_SYSDIV_2 // 振荡器2 分频（不可用于PLL）
SYSCTL_SYSDIV_3 // 振荡器3 分频（不可用于PLL）
SYSCTL_SYSDIV_4 // 振荡器4 分频，或对PLL 的分频结果为50MHz
SYSCTL_SYSDIV_5 // 振荡器5 分频，或对PLL 的分频结果为40MHz
⋯ ⋯
SYSCTL_SYSDIV_64 // 振荡器64 分频，或对PLL 的分频结果为3.125MHz

2.使用OSC 还是PLL
SYSCTL_USE_PLL // 采用锁相环PLL 作为系统时钟源
SYSCTL_USE_OSC // 采用OSC（主振荡器或内部振荡器）作为系统时钟源

3.OSC 时钟源选择
SYSCTL_OSC_MAIN // 主振荡器作为OSC
SYSCTL_OSC_INT // 内部12MHz 振荡器作为OSC
SYSCTL_OSC_INT4 // 内部12MHz 振荡器4 分频后作为OSC
SYSCTL_OSC_INT30 // 内部30KHz 振荡器作为OSC
SYSCTL_OSC_EXT32 // 外接32.768KHz 有源振荡器作为OSC

4.外接晶体频率
SYSCTL_XTAL_1MHZ // 外接晶体1MHz
SYSCTL_XTAL_1_84MHZ // 外接晶体1.8432MHz
SYSCTL_XTAL_2MHZ // 外接晶体2MHz
SYSCTL_XTAL_2_45MHZ // 外接晶体2.4576MHz
SYSCTL_XTAL_3_57MHZ // 外接晶体3.579545MHz
SYSCTL_XTAL_3_68MHZ // 外接晶体3.6864MHz
SYSCTL_XTAL_4MHZ // 外接晶体4MHz
SYSCTL_XTAL_4_09MHZ // 外接晶体4.096MHz
SYSCTL_XTAL_4_91MHZ // 外接晶体4.9152MHz
SYSCTL_XTAL_5MHZ // 外接晶体5MHz
SYSCTL_XTAL_5_12MHZ // 外接晶体5.12MHz
SYSCTL_XTAL_6MHZ // 外接晶体6MHz
SYSCTL_XTAL_6_14MHZ // 外接晶体6.144MHz
SYSCTL_XTAL_7_37MHZ // 外接晶体7.3728MHz
SYSCTL_XTAL_8MHZ // 外接晶体8MHz
SYSCTL_XTAL_8_19MHZ // 外接晶体8.192MHz
SYSCTL_XTAL_10MHZ // 外接晶体10MHz
SYSCTL_XTAL_12MHZ // 外接晶体12MHz
SYSCTL_XTAL_12_2MHZ // 外接晶体12.288MHz
SYSCTL_XTAL_13_5MHZ // 外接晶体13.56MHz
SYSCTL_XTAL_14_3MHZ // 外接晶体14.31818MHz
SYSCTL_XTAL_16MHZ // 外接晶体16MHz
SYSCTL_XTAL_16_3MHZ // 外接晶体16.384MHz 5.振荡源禁止
SYSCTL_INT_OSC_DIS // 禁止内部振荡器
SYSCTL_MAIN_OSC_DIS // 禁止主振荡器

5 振荡源禁止
SYSCTL_INT_OSC_DIS // 禁止内部振荡器
SYSCTL_MAIN_OSC_DIS // 禁止主振荡器
举个例子：采用16MHz 晶振4 分频作为系统时钟，设置如下：
SysCtlClockSet(SYSCTL_USE_OSC|SYSCTL_OSC_MAIN|SYSCTL_XTAL_16MHZ
|SYSCTL_SYSDIV_4);

设置系统工作时间在设计程序最开始就需要完成，大家如果想了解更多寄存器的信息，可以在KEIL 中查找源函数，详细了解寄存器分配和库函数的编写风格。各个模块的时钟控制将在以后结合例程讲解。

Mikehuang822

乁year 发表于 2014-7-22 08:37
不是PLL就是200M么
这个是80M
但是好像不是400/2/2.5得来的？

PLL 是 400MHz. DIV400 這個 bit (RCC2 暫存器)可以控制除以 2 (寫入0)或不除以 2 (寫入1).

底下是直接操作暫存器, 80MHz, 給你參考 :

• 設定 RCC2  -- USERCC2 (bit 31) : 寫入 1 , 也就是 0x8000.0000 .
• 設定 RCC2  -- BYPASS2 (bit 11) : 寫入 1 , 也就是 0x0000.0800 .
• 設定 RCC   -- XTAL (bit 10 ~ 6) : 寫入 0x15 (16MHZ) , , 也就是 0x0000.0540 . 0x15 等於 10101b, 依序放入 bit 10 ~ bit 6 為 101.0100.0000 就等於 0x540 .
• 清除 RCC2  -- OSCSRC2 (bit 6 ~ 4) : 寫入 0x0 (選擇 main OSC). 也就是 ~0x0000.0070 .
• 清除 RCC2  -- PWRDN2 (bit 13) : 寫入 0 (啟動 PLL). 也就是 ~0x0000.2000 .
• 設定 RCC2  -- DIV400 (bit 30) : 寫入 1. 也就是 0x4000.0000 .
• 設定 RCC2  -- SYSDIV2 (bit 28 ~ 22) : 寫入 n. 它會除以 n+1, 以 80MHZ 為例 , 寫入 4, 則 400MHZ/(4+1) = 80 MHZ .
• 等待 PLL 穩定 , 讀取 SYSCTL_RIS_R 的 Bit 6, 如果是 1 就表示穩定了.
• 清除 RCC2  -- BYPASS2 (bit 11) : 寫入 0. Enable 使用 PLL.
  

void PLL_Init(void){      SYSCTL_RCC2_R |=  0x80000000;    SYSCTL_RCC2_R |=  0x00000800;    SYSCTL_RCC_R = (SYSCTL_RCC_R &~0x000007C0) + 0x00000540;     SYSCTL_RCC2_R &= ~0x00000070;    SYSCTL_RCC2_R &= ~0x00002000;    SYSCTL_RCC2_R |= 0x40000000;   SYSCTL_RCC2_R = (SYSCTL_RCC2_R&~ 0x1FC00000) + (4<<22);     while((SYSCTL_RIS_R&0x00000040)==0){};     SYSCTL_RCC2_R &= ~0x00000800;}

cc1989summer

请问怎么配置才能跑到80MHz呢？

Mikehuang822

沒錯的話應該是:
SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_2_5|SYSCTL_USE_PLL|SYSCTL_OSC_MAIN|SYSCTL_XTAL_16MHZ)

400MHZ/2/2.5=80MHZ.

死理性派

好顶赞！

死理性派

好顶赞

awarenessxie

很详细，收藏学习之

swh267

Mikehuang822 发表于 2014-1-15 14:42
沒錯的話應該是:
SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_2_5|SYSCTL_USE_PLL|SYSCTL_OSC_MAIN|SYSCTL_XTAL_16MHZ)
...

请问我如果外部时钟输入为25MHz，那得到80MHz的系统频率怎么设置？

Laplacetwo

赞一个呀

Mikehuang822

swh267 发表于 2014-7-15 11:38
请问我如果外部时钟输入为25MHz，那得到80MHz的系统频率怎么设置？

試試這個 :
SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_2_5|SYSCTL_USE_PLL|SYSCTL_OSC_MAIN|SYSCTL_XTAL_25MHZ)

乁year

Mikehuang822 发表于 2014-1-15 14:42
沒錯的話應該是:
SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_2_5|SYSCTL_USE_PLL|SYSCTL_OSC_MAIN|SYSCTL_XTAL_16MHZ)
...

不是PLL就是200M么
这个是80M
但是好像不是400/2/2.5得来的？

乁year

Mikehuang822 发表于 2014-7-22 22:42
PLL 是 400MHz. DIV400 這個 bit (RCC2 暫存器)可以控制除以 2 (寫入0)或不除以 2 (寫入1).

底 ...

额
谢谢
都许久没看了
习惯性将400M/2记做了200M都忽略了过程
看来的引起重视了

袁小白

赞一个！！！！

水清无鱼

怒赞！！！！！！！！！！！！！

微末凡尘

乁year 发表于 2014-7-22 08:37
不是PLL就是200M么
这个是80M
但是好像不是400/2/2.5得来的？

我的时钟用SysCtlClockGet，只有66.6M，这是神马情况呢？

hongguifeng

微末凡尘 发表于 2014-8-7 17:46
我的时钟用SysCtlClockGet，只有66.6M，这是神马情况呢？

同问啊！！

hongguifeng

微末凡尘 发表于 2014-8-7 17:46
我的时钟用SysCtlClockGet，只有66.6M，这是神马情况呢？

       我看了一下资料，貌似是库函数SysCtlClockGet（）的问题，在旧版本的数据手册中，DC1寄存器中MINSYSDIV的值为0x02时表示3分频66mhz，而在新版本的数据手册中做了修正，DC1寄存器中MINSYSDIV的值为0x02表示2.5分频80mhz。      
      

       而SysCtlClockGet()函数中有个判断是按照旧版手册本来写的，所以应该是函数的问题吧


      

微末凡尘

hongguifeng 发表于 2014-8-8 20:07
我看了一下资料，貌似是库函数SysCtlClockGet（）的问题，在旧版本的数据手册中，DC1 ...

恩恩，谢谢，确实是这个问题……

电子亮晶晶

好帖顶起

土拨鼠爱大狗

那我们在什么状态下设置怎么样的时钟速度最好？