AG32：時鐘配置與使用

本文檔介紹了AG32開發(fā)中，時鐘配置的具體方式以及例子。如需了解AG32更多資料可發(fā)郵件：sales@agm-micro.com

1、外部晶振與內(nèi)部振蕩器的使用：

mcu和cpld聯(lián)合編程時，整顆芯片需要一顆外部晶振。

（芯片有內(nèi)部振蕩器，但誤差較大，校準(zhǔn)后5%以內(nèi)誤差，參后續(xù)介紹）

該晶振是mcu和cpld共用的，（沒必要為cpld再單獨提供一顆晶振）。

晶振可以是有源的，也可以是無源的。

【注：這里的外部晶振配置，跟單純使用MCU是一樣的】

如果是無源晶體，頻率限制在4M~16M。要接到芯片的OSC_IN/OUT引腳。然后VE中直接定義主頻多少M即可。如：

（這是目前開發(fā)板上使用的配置）

如果是有源晶體，頻率無限制。根據(jù)接入點分為兩種情況：

1)如果接入到OSC_IN引腳：

ve里定義同上（修改HSECLK項的值為有源晶振頻率）。

同時，需要在platformio.ini里增加配置：

BOARD_HSE_BYPASS=SYS_HSE_BYPASS_ON，

2)如果接入到別的IO引腳（如PIN_2）：

VE配置中，除了配置 HSECLK項外，還需要配置PLL_CLKIN項，如圖：

同時，需要在platformio.ini里增加配置：

BOARD_HSE_BYPASS=SYS_HSE_NONE

如果使用內(nèi)部振蕩器：

校準(zhǔn)后精度大約在5%以內(nèi)，節(jié)省成本且對時鐘要求不高的話可以使用。

使用方式：

在VE里增加："PLL_CLKIN
PIN_OSC"，如下圖：

（注：不用配置HSECLK項）

同時在platformio.ini里增加配置：

BOARD_HSE_BYPASS=SYS_HSE_NONE

注：自動校準(zhǔn)目前有以下使用限制：

a）邏輯部分要壓縮，platformio.ini中配置 board_logic.compress = true

b）校準(zhǔn)動作是在燒錄時進行的。

燒錄時，需要使用swd方式且通過我們的軟件燒錄，uart不支持。

（即：出廠燒錄不支持uart方式）

目前測試過jlink和dap校準(zhǔn)結(jié)果都還不錯，但是也出現(xiàn)過一個客戶使用其他燒錄器校準(zhǔn)結(jié)果差很多。

（對一個全新的或是wipe過后的芯片燒錄會看到校準(zhǔn)信息）

2、PLL倍頻及分頻：

整顆芯片只有一個PLL倍頻模塊（mcu和cpld共用）。

倍頻分頻操作是封裝在系統(tǒng)內(nèi)部的（用戶無須也不能控制這個時鐘樹）。

實現(xiàn)原理：

A. 系統(tǒng)會根據(jù)所有用到的頻率項（mcu和cpld要用到的全部頻率），計算出他們的最小公倍數(shù)。該數(shù)值就是要倍頻到的目標(biāo)值；

B. 以外部時鐘作為輸入，PLL倍頻到這個目標(biāo)值，然后再以這個目標(biāo)值為基準(zhǔn)，分頻給mcu各外設(shè)和cpld來使用。

C. 倍頻和分頻，無須開發(fā)者關(guān)注。

開發(fā)者只要設(shè)置好自己需要的各個時鐘頻率即可。

開發(fā)者可設(shè)置的頻率分為mcu部分和cpld部分。

mcu部分，只需要關(guān)注系統(tǒng)主頻。

主頻是在VE里通過SYSCLK項配置，該主頻是mcu的工作頻率。

外設(shè)頻率則基于這個主頻再分頻（參考各個外設(shè)的驅(qū)動部分）。

cpld部分，cpld最多可以輸入5路不同頻率的時鐘。

默認情況下，cpld工程接口中輸入到cpld的sys_clock，就是跟mcu同頻的SYSCLK?系統(tǒng)時鐘（由VE決定多少M）。

Bus_clock則是在SYSCLK基礎(chǔ)上進行分頻的另一路時鐘（其實就是后續(xù)的PLLCLK3）。

Bus_clock在VE中頻率定義（必須是SYSCLK的整數(shù)倍分頻）：

如果 ve 里沒有定義 BUSCLK，則 bus_clock 和 sys_clock 同頻。

bus_clock 是為了防止 cpld部分速度跟不上sysclk而設(shè)定的。

cpld中除了這兩路（其實就是0路和第3路），還有3路可以使用。

3、CPLD可用的時鐘（除去SYSCLK的另外4路）：

CPLD的時鐘除了以上輸入的sys_clock，還有4路可以獨立使用。

參考《AGRV2K_邏輯設(shè)置.pdf》，如下圖：

這里的PLLCLK1、PLLCLK2、PLLCLK3、PLLCLK4就是可使用的獨立時鐘。

注意：當(dāng)mcu中使用USB時，PLLCLK1自動給了USB，不能再使用；當(dāng)mcu中使用了MAC時，PLLCLK2自動給了MAC，不能再使用。另外，上述的BUSCLK對應(yīng)的是這里的PLLCLK3。如果用了BUSCLK的名字，這里的PLLCLK3就不能再用。

這里整理下5路時鐘：

PLLCLK0：就是 SYSCLK （名字使用SYSCLK）

PLLCLK1：開USB時，這路時鐘給USB用（60M），不開USB時給用戶用；

PLLCLK2：開MAC時，這路時鐘給MAC用（25/50M），不開MAC時給用戶用；

PLLCLK3：用BUSCLK時（只能是sysclk整數(shù)分頻）不能用PLLCLK3，否則可用；

PLLCLK4：獨立給用戶使用；

以PLLCLK3和PLLCLK4為例，說明怎么使用該時鐘。

在VE里配置如下：

PLLCLK3 40 # 40MHz

PLLCLK4 60 # 60MHz

PLL_CLKOUT3 pll_clk3

PLL_CLKOUT4 pll_clk4

則可定義pllclk3為40M輸入，pllclk4為60M輸入。

在生成的cpld入口處，分別對應(yīng)信號pll_clk3和pll_clk4，如圖：

輸入的時鐘，可以跟sys_clock一樣使用。

4、幾個時鐘的設(shè)置限制及計算方式：

上邊提到的倍頻后PLL目標(biāo)值，其數(shù)值關(guān)系需要滿足：

A. PLL=HSE*X／Y，X，Y皆為整數(shù)

B. PLL小于1200MHZ。

C. 所有的設(shè)置頻率必須能被這個最終PLL整除。

舉例：mcu主頻100M，系統(tǒng)用了MAC(50M)，系統(tǒng)用了USB(60M)，cpld自定義了PLLCLK3為80M，cpld自定義了PLLCLK4為60M。則，PLL目標(biāo)值就是10050608060的最小公倍數(shù)，為1200M。

如果使用到一些特殊頻率，則可以調(diào)整其他頻率往這個特殊頻率的倍數(shù)上來湊。

（如果配置后不滿足這里的條件，編譯時會報錯）

5、cpld可運行的最高頻率：

mcu的運行最高頻率是248M。而cpld中沒有標(biāo)準(zhǔn)的最高頻率。

最大能跑多少M，取決于cpld里的設(shè)計。

如果是邏輯電路，則不存在時鐘的概念。

如果是時序電路，則看設(shè)計中門電路的復(fù)雜程度。如果跑100M的時鐘，每個上升沿之間就是10納秒，在設(shè)計時，要保證10納秒內(nèi)對應(yīng)的動作能全部執(zhí)行完。

如果是簡單電路，一般是可以跑到200M以上。