PLL详解

PLL详解

什么是锁相环呢？

MCU的支撑电路一般需要外部时钟来给MCU提供时钟信号，而外部时钟的频率可能偏低，为了使

系统更加快速稳定运行，需要提升系统所需要的时钟频率。这就得用到锁相环了。例如MCU用的外部晶振是16M的无源晶振，则可以通过锁相环PLL把系统时钟倍频到24M，

从而给系统提供更高的时钟信号，提高程序的运行速度。51单片机，AVR单片机内部没有锁相环电路，其系统时钟直接由外部晶振提供。而XS128内部集成了锁相环电路，其系

统时钟既可由外部晶振直接提供，也可以通过锁相环倍频后提供，当然，还有由XS128内部的时钟电路来提供（当其

它来源提供的系统时钟不稳定时，内部时钟电路就起作用了，也就是自时钟模式）。

锁相环作为一个提供系统时钟的模块，是一个基本的模块，几乎每次编程序都得用到。下面记一下怎样配置锁相环来设定想要的系统时钟。

锁相环PLL、自时钟模式和前面说的实时中断RTI、看门狗COP都属于系统时钟与复位CRG中的模块，固前面用到的寄存器，这里有些会再用到。

在程序中配置锁相环的步骤如下：

第一、禁止总中断；

第二、寄存器CLKSEL的第七位置0，即CLKSEL_PLLSEL=0。选择时钟源为外部晶振OSCCLK，在PLL程序执行前，内部总线频率为OSCCLK/2。

CLKSEL_PLLSEL=0时，系统时钟由外部晶振直接提供，系统内部总线频率=OSCCLK/2（OSCCLK为外部晶振频率）。CLKSEL_PLLSEL=1时，系统时钟由锁相环提供，此时系统内部总线频率=PLLCLK/2 （PLLCLK为锁相环倍频后的频率）。

第三、禁止锁相环PLL，即

PLLCTL_PLLON=0。

当PLLCTL_PLLON=0时，关闭PLL电路。当PLLCTL_PLLON=1时，打开PLL电路。

第四、根据想要的时钟频率设置SYNR和REFDV两个寄存器。

SYNR和REFDV两个寄存器专用于锁相环时钟PLLCLK的频率计算，计算公式是：

PLLCLK=2*OSCCLK*(SYNR+1)/(REFDV+1)

其中，PLLCLK为PLL模块输出的时钟频率；OSCCLK为晶振频率；SYNR、REFDV分别为寄存器SYNR、REFDV 中的值。这两个寄存器只有在PLLSEL=0时才能够写入（这

里就是第二步的设置原因所在了）。

第五、打开PLL，即PLLCTL_PLLON=1。

第六、CRGFLG_LOCK位，确定PLL是否稳定。

当锁相环PLL电路输出的频率达到目标频率的足够小的误差范围内时，LOCK位置1，此时说明PLLCLK已经稳定，可以作为系统的时钟了。该位在正常情况下为只读位。

第七、PLLCLK稳定后，允许锁相环时钟源PLLCLK为系统提供时钟，即CLKSEL_PLLSEL=1。

到这里，锁相环的设置就完毕了。

如果想更灵活地配置系统时钟，就还得用到下面的寄存器了，下面逐一说说：

1、CRGFLG_LOCKIF 锁相环的中断标志位。当系统时钟因为稳定或不稳定而导致LOCK位（上面已提到）变化时，该位置1。此时，如果CRGINT_LOCKIE=1，则产生中断。CRGINT_LOCKIE=1时，则允许产生锁相环锁定中断。CRGINT_LOCKIE=0时，则不允许。

2、CLKSEL_PLLWAI是等待模式PLL停止位。当CLKSEL_PLLWAI=1时，系统进入等待模式时，锁相环PLL停止工作。当CLKSEL_PLLWAI=0时，系统进入等待模式时，锁相环PLL仍然工作。

下面顺便说一下与自时钟模式相关的几个寄存器：

CRGFLG_SCMIF 自时钟模式中断标志位。当SCM位变化时，该位置1。此时，如果CRGINT_SCMIE=1，则产生中断。

CRGFLG_SCM 自时钟模式状态位。当晶振频率不稳定时，该位置1，系统会进入自时钟模式，系统的时钟将由自时钟模式下的时钟提供。

CRGINT_SCMIE 自时钟模式中断的使能位。当CRGINT_SCMIE=1时，允许产生自时钟模式中断。当CRGINT_SCMIE=0时，不能产生自时钟模式中断。

PLLCTL_SCME 自时钟模式使能位。在自时钟模式下，该位不能被清0。PLLCTL_SCME=1时，晶振时钟失灵系统将强制进入自时钟模式。当PLLCTL_SCME=0时，晶振失灵将导致时钟监控器复位。

下面附一条锁相环的初始化程序;

void MCUInit()

{

DISABLE_INTERRUPTS; //(1)禁止总中断

CLKSEL &= 0x7f;

//(2)CLKSEL的第7位置0，选择系统时钟源为OSCCLK

PLLCTL &= 0xbf; // (3)禁止PLL , PLLCTL.6(pllon)设为0;先关闭PLL

SYNR = 0x01; //(4)根据需要的时钟频率设置SYNR和REFDV寄存器

REFDV = 0x00;

PLLCTL |= (1<<6); //(5)打开PLL , PLLCTL.6(pllon)设为1;开PLL

while (( CRGFLG&0x08) == 0x00);

//(6)通过判断LOCK位，

//确定PLL是否稳定

CLKSEL |= (1<<7); //(7)时钟频率稳定后，允许锁相环时钟源作为系统时钟源；

//本句执行后:BusClock=PLLCLK/2

}