LPC1114時鐘配置
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要對LPC1114的時鐘進(jìn)行配置，必須要了解它的時鐘結(jié)構(gòu)，先來看一下它的時鐘結(jié)構(gòu)圖，如下圖所示。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201611/316320.htm
首先來看主時鐘，給主時鐘（main clock）提供選擇有4個源，分別是：內(nèi)部RC振蕩器、未倍頻之前的PLL時鐘、內(nèi)部看門狗時鐘、經(jīng)過PLL倍頻之后的時鐘。由對主時鐘源選擇寄存器（MAINCLKSEL）的操作來進(jìn)行選擇，同一時刻只能選擇一種時鐘做為主時鐘。下面就給出MAINCLKSEL寄存器的位結(jié)構(gòu)（要注意，因?yàn)長PC1114是32位的，所以所有的寄存器都是32位的），如下表所示。
位 | 符號 | 值 | 描述 | 復(fù)位值 |
1∶0 | SEL | 00 | 內(nèi)部RC振蕩器 | 0x00 |
01 | PLL倍頻之前的時鐘 | |||
10 | 內(nèi)部看門狗時鐘 | |||
11 | PLL倍頻之后的時鐘 | |||
31∶2 | - | - | 保留 | 0x00 |
前面說過，一般情況下CPU內(nèi)部都是要進(jìn)行倍頻的，因此大多數(shù)時候該寄存器的值都會選擇11（0x03），執(zhí)行語句“SYSCON->MAINCLKSEL=0x00000003”就可以了。
接下來看系統(tǒng)PLL時鐘，PLL即是頻率鎖相環(huán)的意思，PLL的功能很多，有興趣的可自行參考其它資料，這里主要利用它來實(shí)現(xiàn)倍頻的功能。從上圖中可以看出，供給PLL選擇的有2個源，一個是片內(nèi)RC振蕩器，另一個是晶體振蕩器。由對系統(tǒng)PLL時鐘選擇寄存器（SYSPLLCLKSEL）的操作來進(jìn)行選擇，同一時刻只能選擇一種時鐘做為輸入時鐘。下面給出SYSPLLCLKSEL寄存器的位結(jié)構(gòu)，如下表所示。
位 | 符號 | 值 | 描述 | 復(fù)位值 |
1∶0 | SEL | 00 | 內(nèi)部RC振蕩器 | 0x00 |
01 | 晶體振蕩器 | |||
10 | 保留 | |||
11 | 保留 | |||
31∶2 | - | - | 保留 | 0x00 |
一般情況下，為了提高時鐘精度都會選擇01（0x01），以選擇外部晶體振蕩器做為時鐘輸入。執(zhí)行語句“SYSCON->SYSPLLCLKSEL=0x00000001”就可以了。
在時鐘結(jié)構(gòu)圖中還可以看出，主時鐘分成6路供給不同的模塊。其中一路主時鐘經(jīng)過系統(tǒng)時鐘分頻器（SYSAHBCLKDIV）后做為系統(tǒng)時鐘，提供給AHB。在LPC1114中，只有通用輸入輸出端口（GPIO）需要AHB。為了給不同速度的模塊（如內(nèi)核、存儲器、APB等）提供時鐘，需要對SYSAHBCLKDIV寄存器進(jìn)行操作，以對主時鐘進(jìn)行分頻。下面給出SYSAHBCLKDIV寄存器的位結(jié)構(gòu)，如下表所示。
位 | 符號 | 值 | 描述 | 復(fù)位值 |
7∶0 | DIV | 00000000 | 關(guān)閉系統(tǒng)時鐘 | 0x01 |
00000001 | 1 | |||
00000010 | 2 | |||
…… | …… | |||
11111111 | 255 | |||
31∶8 | - | - | 保留 | 0x00 |
由上述可見，居于Cotex-M0內(nèi)核的CPU由于強(qiáng)化了時鐘配置，所以在一般情況下要使用該類型的CPU，首要的任務(wù)就是為其配置正確的時鐘。下面就來討論一下如何通過程序來配置LPC1114的時鐘。
先給出一個時鐘初始化的函數(shù)，如下：
void SysCLK_config(void)
{
uint8_t i;
LPC_SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1 << 5); //給系統(tǒng)振蕩器上電
LPC_SYSCON->SYSOSCCTRL = 0x00000000; //系統(tǒng)振蕩器未旁路，1~12MHz輸入
for (i = 0; i < 200; i++) __nop(); //延時等待振蕩器穩(wěn)定
LPC_SYSCON->SYSPLLCLKSEL = 0x00000001; //PLL輸入選擇外部晶體振蕩
LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN = 0x00;
LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN = 0x01; //先寫0后寫1更新時鐘源
while (!(LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN & 0x01)); //等待更新完成
LPC_SYSCON->SYSPLLCTRL = 0x00000013; //M=4、P=2，倍頻后的時鐘為48MHz
LPC_SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1 << 7); //給PLL上電
while (!(LPC_SYSCON->SYSPLLSTAT & 0x01)); //等待PLL鎖定
LPC_SYSCON->MAINCLKSEL = 0x00000003; //主時鐘選擇PLL倍頻后的時鐘
LPC_SYSCON->MAINCLKUEN = 0x00;
LPC_SYSCON->MAINCLKUEN = 0x01; //先寫0后寫1更新時鐘源
while (!(LPC_SYSCON->MAINCLKUEN & 0x01)); //等待更新完成
LPC_SYSCON->SYSAHBCLKDIV = 0x00000001; //AHB為1分頻，AHB時鐘為48MHz
LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= (1<<6); //使能GPIO時鐘
}
如果使用的是12MHz的外部晶振，該函數(shù)執(zhí)行完后，LPC1114的時鐘被設(shè)置成為主時鐘48MHz，AHB時鐘48MHz，輸入輸出端口（GPIO）時鐘使能的狀態(tài)。
在上述程序中，PLL輸入選擇寄存器（SYSPLLCLKSEL），主時鐘選擇寄存器（MAINCLKSEL），AHB分頻選擇寄存器（SYSAHBCLKDIV）均在前面討論過，下面來看一下沒討論過的寄存器。先看“掉電配置寄存器（PDRUNCFG）”，下表是它的位結(jié)構(gòu)。
位 | 符號 | 值 | 描述 | 復(fù)位值 |
0 | IRCOUT_PD （IRC振蕩器輸出掉電） | 1 | 掉電 | 0 |
0 | 上電 | |||
1 | IRC_PD （IRC振蕩器掉電） | 1 | 掉電 | 0 |
0 | 上電 | |||
2 | FLASH_PD （Flash掉電） | 1 | 掉電 | 0 |
0 | 上電 | |||
3 | BOD_PD （BOD掉電） | 1 | 掉電 | 0 |
0 | 上電 | |||
4 | ADC_PD （ADC掉電） | 1 | 掉電 | 1 |
0 | 上電 | |||
5 | SYSOSC_PD （系統(tǒng)振蕩器掉電） | 1 | 掉電 | 1 |
0 | 上電 | |||
6 | WDTOSC_PD （看門狗振蕩器掉電） | 1 | 掉電 | 1 |
0 | 上電 | |||
7 | SYSPLL_PD （系統(tǒng)PLL掉電） | 1 | 掉電 | 1 |
0 | 上電 | |||
8 | - | - | 保留 | 1 |
9 | - | 0 | 保留，置0 | 0 |
10 | - | - | 保留 | 1 |
11 | - | 1 | 保留，置1 | 1 |
12 | - | 0 | 保留，置0 | 0 |
15∶13 | - | - | 保留 | 1 |
31∶16 | - | - | 保留 |
從表中可以看出，系統(tǒng)振蕩器和系統(tǒng)PLL在默認(rèn)情況下是掉電的，也就是說默認(rèn)它們不處于工作狀態(tài)，要讓它們工作就必須給它們置0上電。所以要通過執(zhí)行語句“SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1 << 5)”和“SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1 << 7)”來把SYSOSC和SYSPLL置0。
接下來看“系統(tǒng)振蕩器控制寄存器（SYSOSCCTRL）”，下表是它的位結(jié)構(gòu)。
位 | 符號 | 值 | 描述 | 復(fù)位值 |
0 | BYPASS （旁路系統(tǒng)振蕩器） | 0 | 未被旁路 | 0 |
1 | 被旁路 | |||
1 | FREQRANGE （低功耗振蕩器確定頻率范圍） | 0 | 1~20MHz | 0 |
1 | 15~25MHz | |||
31∶2 | - | - | 保留 | 0 |
從表中可以看出，如果要讓系統(tǒng)振蕩器工作，則其第0位就應(yīng)該選擇0，即不被旁路，只有在從外部直接輸入振蕩信號的情況下才會選擇旁路（比如使用有源晶振）。第1位用于選擇外部晶振的頻率范圍，使用12MHz時該位選擇0。執(zhí)行語句“SYSCON->SYSOSCCTRL = 0x00000000”就可以實(shí)現(xiàn)上述配置，但實(shí)際上復(fù)位后的值就是該配置，也可不執(zhí)行該語句。
從上述程序中還可以看出，在配置了時鐘后（無論是PLL時鐘還是主時鐘），都需要更新一下才能正常工作。而更新的操作則根據(jù)管方手冊，必須要給相應(yīng)的允許寄存器“toggle”一下（即先向其寫0再緊接著寫1）。“系統(tǒng)PLL時鐘源更新允許寄存器（SYSPLLCLKUEN）”和“主時鐘源更新允許寄存器（MAINCLKUEN）”的位結(jié)構(gòu)是一樣的，下表是MAINCLKUEN寄存器的位結(jié)構(gòu)。
位 | 符號 | 值 | 描述 | 復(fù)位值 |
0 | ENA （允許主時鐘源更新） | 0 | 無變化 | 0 |
1 | 更新時鐘源 | |||
31∶1 | - | - | 保留 | 0 |
在主時鐘源及PLL時鐘源更改后，要緊接著及時更新相應(yīng)的允許寄存器才能讓其正常工作。此外還要注意一點(diǎn)，“toggle”后需要查詢相應(yīng)的允許寄存器是否已更新，若沒有就需要等待直到其更新為止（例如在更新PLL時鐘源更新允許寄存器SYSPLLCLKUEN后要執(zhí)行語句“while (!(LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN & 0x01));”，以等待其更新完成）。
接下來看一下PLL的配置，要讓PLL對輸入時鐘進(jìn)行倍頻或分頻，就要配置“系統(tǒng)倍頻控制寄存器（SYSPLLCTRL）”，下表是該寄存器的位結(jié)構(gòu)。
位 | 符號 | 值 | 描述 | 復(fù)位值 |
4∶0 | MSEL （反饋分頻器的值， 分頻器的值M是MSEL+1） | 00000 | M=1 | 0x00 |
…… | …… | |||
11111 | M=32 | |||
6∶5 | PSEL （后分頻器的值， 分頻器的值為2×P） | 00 | P=1 | 0x00 |
01 | P=2 | |||
10 | P=4 | |||
11 | P=8 | |||
31∶7 | - | - | 保留，不能寫1 | 0x00 |
PLL的輸出頻率要符合下面的公式。
Fclkout為PLL的輸出頻率，F(xiàn)clkin為外部晶振的頻率，F(xiàn)CCO的值必須在156MHz ~320MHz之間，M為倍頻的倍數(shù)，P值要符合要求。若以12MHz的晶振做為輸入，系統(tǒng)主時鐘要為48MHz，則M=4（MSEL=0011），P的值只能取2（PSEL=01）才能滿足公式要求。因此寄存器SYSPLLCTRL的值應(yīng)該為10011（0x13），所以要配置此項只需要執(zhí)行語句“SYSCON->SYSPLLCTRL = 0x00000013”就可以了。
在改變了PLL的倍頻之后，需要查詢“倍頻狀態(tài)寄存器（SYSPLLSTAT）”，看PLL鎖定了沒有，若沒有就需要等待直到其鎖定為止（執(zhí)行語句“while (!(LPC_SYSCON->SYSPLLSTAT & 0x01));”）。下面是“倍頻狀態(tài)寄存器（SYSPLLSTAT）”的位結(jié)構(gòu)。
位 | 符號 | 值 | 描述 | 復(fù)位值 |
0 | LOCK （PLL鎖定狀態(tài)） | 0 | 未鎖定 | 0 |
1 | 已鎖定 | |||
31∶1 | - | - | 保留 | 0 |
CPU要對GPIO進(jìn)行操作，就必須給GPIO時鐘信號，即需要使能GPIO的時鐘。在默認(rèn)情況下GPIO時鐘是允許的，也可以對“系統(tǒng)AHB時鐘控制寄存器（SYSAHBCLKCTRL）”中相應(yīng)的位進(jìn)行操作來選擇允許時鐘，下面是該寄存器的位結(jié)構(gòu)。
位 | 符號 | 值 | 描述 | 復(fù)位值 |
0 | SYS （允許AHB時鐘，只讀） | 0 | 保留 | 1 |
1 | 允許 | |||
1 | ROM （允許ROM時鐘） | 0 | 禁止 | 1 |
1 | 允許 | |||
2 | RAM （允許RAM時鐘） | 0 | 禁止 | 1 |
1 | 允許 | |||
3 | FLASHREG （允許flash寄存器接口時鐘） | 0 | 禁止 | 1 |
1 | 允許 | |||
4 | FLASHARRAY （允許flash陣列存取時鐘） | 0 | 禁止 | 1 |
1 | 允許 | |||
5 | I2C （允許I2C時鐘） | 0 | 禁止 | 0 |
1 | 允許 | |||
6 | GPIO （允許GPIO時鐘） | 0 | 禁止 | 1 |
1 | 允許 | |||
7 | CT16B0 （允許16位計數(shù)/定時器0時鐘） | 0 | 禁止 | 0 |
1 | 允許 | |||
8 | CT16B1 （允許16位計數(shù)/定時器1時鐘） | 0 | 禁止 | 0 |
1 | 允許 | |||
9 | CT32B0 （允許32位計數(shù)/定時器0時鐘） | 0 | 禁止 | 0 |
1 | 允許 | |||
10 | CT32B1 （允許32位計數(shù)/定時器1時鐘） | 0 | 禁止 | 0 |
1 | 允許 | |||
11 | SSP0 （允許SPI0時鐘） | 0 | 禁止 | 1 |
1 | 允許 | |||
12 | UART （允許UART時鐘） | 0 | 禁止 | 0 |
1 | 允許 | |||
13 | ADC （允許ADC時鐘） | 0 | 禁止 | 0 |
1 | 允許 | |||
14 | - | - | 保留 | 0 |
15 | WDT （允許WDT時鐘） | 0 | 禁止 | 0 |
1 | 允許 | |||
16 | IOCON （允許IO配置模塊時鐘） | 0 | 禁止 | 0 |
1 | 允許 | |||
17 | - | - | 保留 | 0 |
18 | SSP1 （允許SPI1時鐘） | 0 | 禁止 | 0 |
1 | 允許 | |||
31∶19 | - | - | 保留 | 0x00 |
上述的時鐘配置程序是最基本的，也是必須的，因此在任何程序開始前，都應(yīng)該先調(diào)用該時鐘配置函數(shù)，以對LPC1114進(jìn)行基本的時鐘配置，為后續(xù)程序提供保障。
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