第04章_3、系统控制模块和时钟功率控制

PLL频率计算
例如：系统要求使用USB接口，CPU主频约为60MHz。 外部晶振频率为4MHz。 由要求可知：USB总线要求精确的48MHz时钟，因此可 以选择Fcco为480MHz。当N值为1时，M = 480 / (2×4) = 60。因此PLLCFG值为0x3B（N-1 = 0，M-1 = 0x3B）。
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内部晶体振荡器（IRC，Internal RC Oscillator）
IRC可以用做看门狗定时器的时钟源，也可以作为时 钟，驱动PLL锁相环提供给CPU。IRC的精度不够， 因此不能用于USB接口。通常的IRC频率是4MHz。 在开机或芯片复位时，LPC2400使用IRC作为时钟源， 之后可以使用软件转为使用其它时钟源。
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外部中断极性寄存器－External Interrupt Polarity Register （EXTPOLAR）
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4.5 时钟和功率控制
晶体振荡器 LPC2400含有3个独立的晶体振荡器：主晶振、内部 RC晶振和RTC晶振。每个晶振针对不同应用需求有 多种使用方法。复位后，LPC2400系列处理器使用 内部RC晶振提供时钟进行操作，直到使用软件进行 切换为止。这使得系统可以不依赖于外部时钟进行操 作，而且使引导加载程序可以在一个确定的频率下进 行操作。当Boot ROM转向用户程序之前，可以激活 主晶振从而进入用户代码。
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外部中断标志寄存器－External Interrupt Flag Register（EXTINT ）
当一个管脚选择使用外部中断功能时，对应在EXTPOLAR 和 EXTMODE 寄存器中的位选择的电平或边沿将置位EXTINT寄 存器中的中断标志，向VIC 提出中断请求，如果管脚中断使能， 将会产生中断。 向EXTINT 寄存器的位EINT0～位EINT3写入1可清除相应的外 部中断标志。在电平激活方式下，只有在该管脚处于无效状态 时才能清除相应的中断标志。 一旦EINT0～EINT3中的一位被置位并开始执行相应的代码 （处理唤醒和/或外部中断），必须将该位清零，否则以后该 EINT 管脚所触发的事件将不能再被识别。
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PLL配置寄存器－PLL Configuration Register（PLLCFG）
PLLCFG寄存器是最新的PLL配置值的保持寄存器， 包含PLL倍频器和分频器值。在执行正确的PLL馈送 序列之前改变PLLCFG寄存器的值不会生效。
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主晶振（Main Oscillator）
主晶振可用于为CPU提供时钟，其频率范围为1MHz～24MHz。这 个频率可以通过PLL倍频为更高的频率成为CPU的主频。通常把 主晶振输出的时钟称为OSCCLK，PLL输入引脚上的时钟称为 PLLCLKIN，ARM处理器内核时钟频率称为CCLK。当使用主晶振 提供时钟而不激活PLL时，这三个值是相等的。 由于芯片复位时使用IRC晶振，主晶振由软件启动（使用SCS寄 存器中的OSCEN位），并且在某些应用中始终不会用到。通过 SCS寄存器中的OSCSTAT状态位可以使软件判断主晶振是否运行 和稳定，也可以通过SCS寄存器中的OSCRANGE位设置其频率范 围。 LPC2400的振荡器可工作在两种模式下：从属模式和振荡模式。 从属模式下，输入时钟信号XTAL1与一个100pF相连，其幅值不 少于200mV，XTAL2管脚不连接。振荡模式下，由于片内集成了 反馈电阻，只需在外部连接一个晶体和电容Cx1、Cx2 就可形 13 桂林电子科技大学，信息通信学院 成基本模式的振荡。
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外部中断方式寄存器－External Interrupt Mode Register （EXTMODE）
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外部中断极性寄存器－External Interrupt Polarity Register （EXTPOLAR）
在电平激活方式中，EXTPOLAR寄存器用来选择相应管脚是 高电平还是低电平有效； 在边沿激活方式中，EXTPOLAR寄存器用来选择管脚上升沿 还是下降沿有效。只有选择用作EINT功能（通过管脚连接模 块）并已通过VICIntEnable（向量中断使能寄存器）使能的管 脚才能产生外部中断（当然，如果管脚选择用作其它功能，则 可能产生其它功能的中断）。 当某个中断在VICIntEnable 中被禁止时，软件应该只改变 EXTPOLAR 寄存器中相应位的值。中断重新使能前，软件向 EXTINT 写入1 来清除EXTINT 位，EXTINT 位可通过改变中 断极性来置位。
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PLL状态寄存器－PLL Status Register（PLLSTAT）
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PLL馈送寄存器－PLL Feed Register（PLLFEED）
必须将正确的馈送序列写入PLLFEED寄存器才能使 PLLCON和PLLCFG寄存器的更改生效。馈送序列如下： 1） 将值0xAA 写入PLLFEED； 2） 将值0x55 写入PLLFEED。 这两个写操作的顺序必须正确，而且必须是连续的APB 总线周期，这意味着在执行PLL馈送操作时必须禁止中 断。不管是写入的值不正确还是没有满足前两个条件， 对PLLCON或PLLCFG寄存器的更改都不会生效。
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PLL和掉电模式
掉电模式会自动关闭并断开PLL。从掉电模式唤醒不会 自动恢复PLL的设定，PLL的恢复必须由软件来完成。 通常，一个将PLL激活并等待锁定，然后将PLL连接的 子程序可以在任何中断服务程序的开始调用。有一点非 常重要，那就是不要试图在掉电唤醒之后简单地执行馈 送序列来重新启动PLL，这会出现在PLL锁定建立之前 同时使能并连接PLL的危险。
4.4 系统控制模块
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外部中断
LPC2400含有4个外部中断输入（作为可选的管脚功能），四 个引脚分别为EINT0、EINT1、EINT2和EINT3。外部中断输 入可用于将处理器从掉电模式唤醒。 可将多个管脚同时连接同一路外部中断，此时，外部中断逻辑 根据方式位和极性位的不同，分别进行如下处理： 1) 低有效电平激活方式，选用EINT功能的全部管脚的状态都 连接到一个正逻辑与门。 2) 高有效电平激活方式，选用EINT功能的全部管脚的状态都 连接到一个正逻辑或门。 3) 边沿激活方式，使用GPIO 端口号最低的管脚，与管脚的极 性无关。（边沿激活方式中选择使用多个EINT管脚被看作编 程出错。）
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PLL控制寄存器－PLL Control Register（PLLCON）
PLLCON寄存器可用于使能和连接PLL，它是最新的PLL控制 位的保持寄存器，写入该寄存器的值在有效的PLL 馈送序列执 行之前不起作用。使能PLL将使PLL锁定到当前倍频器和分频 器值的设定频率上。连接PLL将使处理器和所有片内功能都根 据PLL输出时钟来运行。对PLLCON的更改只有在对PLLFEED 寄存器执行了正确的PLL馈送序列后才生效。
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外部中断标志寄存器－External Interrupt Flag Register（EXTINT ）
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中断唤醒寄存器－Interrupt Wakeup Register（INTWAKE）
INTWAKE寄存器（有时亦称为EXTWAKE，外部中 断唤醒寄存器）中的使能位允许外部中断、以太网、 USB、CAN、GPIO、BOD或者RTC中断将处理器从 掉电模式唤醒。相关的EINTn功能必须映射到管脚才 能实现掉电唤醒，但中断并不必要为了实现唤醒操作 而在向量中断控制器中被使能。这样做的好处是允许 外部中断输入将处理器从掉电模式唤醒，但不产生中 断（只是简单地恢复操作），或者在掉电模式下使能 中断而不将处理器唤醒（这样，当应用中并不需要唤 醒特性时，也不必关闭中断）。
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时钟分频
PLL的输出必须向下分频为更低频率的信号才能用于 CPU和USB模块。提供给USB模块的分频器是独立的， 因为USB的时钟要求必须是准确的48MHz而且有50％ 的占空比。分频给CPU的信号成为CCLK时钟，并且再 分频成为各个片内外设的驱动时钟。
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中断唤醒寄存器－Interrupt Wakeup Register（INTWAKE）
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外部中断方式寄存器－External Interrupt Mode Register （EXTMODE）
EXTMODE寄存器中的位用来选择每个EINT脚是电平触 发还是边沿触发。只有选择用作EINT功能（通过管脚 连接模块）并已通过VICIntEnable（向量中断使能寄 存器）使能的管脚才能产生外部中断（当然，如果管 脚选择用作其它功能，则可能产生其它功能的中断）。 当某个中断在VICIntEnable 中被禁止时，软件应该 只改变EXTMODE 寄存器中相应位的值。中断重新使能 前，软件向EXTINT 写入1 来清除EXTINT 位，EXTINT 位可通过改变激活方式来置位。
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PLL状态寄存器－PLL Status Register（PLLSTAT）
PLLSTAT为只读寄存器，它是PLL控制和配置信息的读 回寄存器，反映了正在使用的真实PLL参数和状态。 PLLSTAT可能与PLLCON和PLLCFG中的值不同，这是 因为没有执行正确的PLL馈送序列，这两个寄存器中的 值并未生效。 PLLSTAT 寄存器中的PLOCK位连接到中断控制器。这 样可使用软件打开PLL并连接到其它功能，不需要等待 PLL锁定。当发生中断时（PLOCK=1），可以连接PLL 并禁止中断。只能通过禁止PLL中断的方式返回。 PLL有3种可能的工作模式，由PLLE和PLLC组合得到。
RTC晶振（RTC Oscillator）
RTC晶振的频率为32.768KHz，一般用于给RTC实时 时钟提供时钟源。RTC晶振也可以用于看门狗定时器， 通过驱动PLL也可以用于提供CPU主频。
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时钟源选择
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Βιβλιοθήκη Baidu15
PLL锁相环
PLL接受输入的时钟频率范围为32kHz～50MHz。输 入频率通过一个预分频器分频成为PLL内部频率，预 分频器的值用变量“N”表示。然后再通过一个电流控 制振荡器（CCO）倍增到范围275MHz~550MHz， 倍频器的值用变量“M”表示。CCO频率再通过CPU 频率设置寄存器分频成为提供给CPU的CCLK时钟。 PLL 的激活由PLLCON寄存器控制，PLL倍频器和分 频器的值由PLLCFG寄存器控制。为了防止PLL参数 发生意外改变或PLL失效，对这两个寄存器进行了保 护。当PLL提供芯片时钟时，由于芯片的所有操作， 包括看门狗定时器在内都依赖于它，因此PLL设置的 意外改变将导致CPU 执行不期望的动作。
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PLL频率计算
当一个LPC2400 ARM系统需要使用PLL，应当按照以 下原则进行： 1） 确定处理器的时钟频率CCLK。这可以根据系统对 处理器的整体要求来决定，外围器件的时钟频率可以低 于处理器频率。 2） 确定PLL内部的时钟频率Fcco。Fcco的值应当在 275MHz～550MHz之间，而且应当是CCLK的整数倍。 3） 确定晶体振荡器频率Fin。Fin的值应当在32kHz～ 50MHz之间。 PLL的输出频率公式为：Fcco = (2×M×Fin) / N 选择两个整数M和N便可得到合适的Fcco值。M的取值 23 桂林电子科技大学，信息通信学院 范围为6～512，N的取值范围为1～32。