S3C2410中文手册第7章_时钟和功率管理

第七章时钟和功率管理

概述

时钟和功率管理模块由三部分组成：时钟控制，USB控制和功率控制。

S3C2410A的时钟控制逻辑能够产生系统所需要的时钟，包括CPU的FCLK，AHB总线接口的HCLK，和APB总线接口的PCLK。S3C2410A有两个PLL，一个用于FCLK,HCLK,PCLK，另一个用于USB模块（48MHZ）。时钟控制逻辑能够由软件控制不将PLL连接到各接口模块以降低处理器时钟频率，从而降低功耗。

S3C2410A有各种针对不同任务提供的最佳功率管理策略，功率管理模块能够使系统工作在如下4种模式：正常模式，低速模式，空闲模式和掉电模式。

正常模式：功率管理模块向CPU和所有外设提供时钟。这种模式下，当所有外设都开启时，系统功耗将达到最大。用户可以通过软件控制各种外设的开关。例如，如果不需要定时器，用户可以将定时器时钟断开以降低功耗。

低速模式：没有PLL的模式。与正常模式不同，低速模式直接使用外部时钟（XTIpll或者EXTCLK）作为FCLK，这种模式下，功耗仅由外部时钟决定。

空闲模式：功率管理模块仅关掉FCLK，而继续提供时钟给其他外设。空闲模式可以减少由于CPU核心产生的功耗。任何中断请求都可以将CPU从中断模式唤醒。

掉电模式：功率管理模块断开内部电源。因此CPU和除唤醒逻辑单元以外的外设都不会产生功耗。要执行掉电模式需要有两个独立的电源，其中一个给唤醒逻辑单元供电，另一个给包括CPU在内的其他模块供电。在掉电模式下，第二个电源将被关掉。掉电模式可以由外部中断EINT[15:0]或RTC唤醒。

功能描述

时钟结构

图7-1描述了时钟架构的方块图。主时钟源由一个外部晶振或者外部时钟产生。时钟发生器包括连接到一个外部晶振的振荡器和两个PLL（MPLL和UPLL）用于产生系统所需的高频时钟。

时钟源选择

表7-1描述了模式控制引脚(OM3和OM2)和选择时钟源之间的对应关系。OM[3:2]的状态由OM3和OM2引脚的状态在nRESET的上升沿锁存得到。

注意：1、尽管MPLL在系统复位的时候就开始产生，但是只有有效的设置号

MPLLCON寄存器后才能用于系统时钟。在此之前，外部时钟将直接作为系统时钟。即使不需要改变MPLLCON寄存器的初值，也必须将同样的值写入寄存器。

2、当OM[1:0]为11时，OM[3:2]用于决定一种测试模式。

锁相环PLL

位于时钟信号发生器的内部MPLL用于将输出信号和相关输入信号在相位和频率上同步起来。它包括如图7-2所示的一些基本模块：根据DC电压产生相应比例关系频率的压控振荡器(VCO)，除数P(对输入频率Fin进行P分频)，除数M(对VCO的输出频率进行M分频，分频后输入到相位频率探测器PFD)，除数S（对MPLL输出频率Mpll进行分频），相差探测器，charge pump，loop filter。

MPLL的时钟输出Mpll和输入时钟Fin的关系如下式所示：

UPLL和MPLL是完全一样的。

下面的部分描述了MPLL的操作，包括相差探测器，charge pump，VCO，loop filter。

相位频率探测器PFD

当PFD检测Fref和Fvco之间的相差时产生一个控制信号。Fref如图7-2所示。

Charge pump

Charge pump 通过一个外部过滤器将PFD的控制信号转换成一个比例的电压关系来驱动VCO。

Loop Filter

PFD产生的控制信号可能在每一次Fref和Fvco比较的时候产生很大的偏差，为了防止VCO过载，一个低通滤波器将过滤掉控制信号的高频成分。滤波器就是常用的一节RC滤波器。

压控振荡器VCO

Loop filter 输出的电压驱动VCO，导致它的晶振频率根据平均电压线性地增加或降低。当Fref和Fvco的频率和相位都匹配时，PFD停止发送控制信号给charge pump，然后VCO频率保持不变，并且PLL保持固定于系统时钟。

PLL和时钟发射器的通用条件

PLL和时钟发生器通常使用如下条件

注：1、值是可变的。

2、FCLK必须大于X-tal或EXTCLK的3倍。

时钟控制逻辑

时钟控制逻辑决定哪个时钟源被使用，例如MPLL或者外部时钟。当PLL被配置到一个新的频率时，时钟控制逻辑将会停止FCLK直到PLL达到一个稳定的输出。时钟控制逻辑在上电复位和从掉电模式唤醒的情况下也是有效的。

上电复位（XTIpll）

图7-4显示了上电复位时的时钟行为。晶振在几毫秒内开始振荡。当OSC时钟稳定后，PLL根据默认PLL设置开始生效，但是通常这个时候是不稳定的，因此在软件重新配置PLLCON寄存器之前FCLK直接使用Fin而不是MPLL，即使用户不希望改变PLLCON的默认值，用户也应该执行一边写PLLCON操作。

FCLK在软件配置好PLLCON之后锁定一段时间后连接到Mpll。

正常情况下改变MPLL设置

正常模式下，用户可以通过写PMS的值来改变FCLK的频率，此时将会自动插入一段时间延迟，在这段延迟内FCLK将停止，其时序如图7-5。

图7-5

USB时钟控制

USB主机接口和USB设备接口需要48MHz的时钟。在S3C2410中，是通过UPLL来产生这一时钟的，UCLK只有在UPLL配置好后才会生效。

FCLK,HCLK和PCLK

FCLK用于ARM920T.

HCLK用于AHB总线。包括ARM920T，存储控制器，中断控制器，LCD控制器，DMA和USB主机。

PCLK用于APB总线。包括外设如WDT,IIS,I2C,PWM,PWM TIMER,MMC,ADC,UART,GPIO,RTC,SPI。

S3C2410支持三者之间的比率可选，这个比率是由CLKDIVN寄存器的HDIVN 和PDIVN决定的。

设置好PMS的值后，需要设置CLKDIVN寄存器。CLKDIVN寄存器的值将在PLL锁定时间之后生效，在复位和改变功率模式后也是有效的。