Микроконтроллер MDR32F9Q2I обладает достаточно гибкой системой тактирования. При работе с ним предусмотрена возможность использования двух встроенных и двух внешних генераторов, а также двух умножителей частоты. На рисунке 1 изображена структурная схема системы тактирования.
Существует несколько вариантов системы тактирования. Остановимся подробнее на основных.
Скоростной встроенный RC-генератор HSI
Генератор HSI вырабатывает сигнал с тактовой частотой 8 МГц. Он автоматически запускается при появлении напряжения питания UСС. И при выходе в нормальный режим работы вырабатывает сигнал HSIRDY в регистре батарейного домена BKP_REG_0F.
При запуске микроконтроллер всегда тактируется от встроенного RC-генератора. При необходимости использовать другой источник тактирования в программе пользователя требуется выполнить команды, настраивающие и подключающие нужный источник тактовых сигналов.
Для отключения встроенного RC-генератора необходимо использовать сигнал HSION в регистре BKP_REG_0F. В некоторых пределах частота генератора может быть задана (подстроена) при помощи сигнала HSITRIM в том же регистре BKP_REG_0F. Однако не следует забывать, что стабильность встроенного RC-генератора недостаточна для формирования точных интервалов времени. Именно поэтому в устройствах, где предъявляются особые требования к точности временны́х интервалов, например, используется асинхронный последовательный обмен данными, необходимо использовать более точный источник тактирования МК.
Низкочастотный встроенный RC-генератор LSI
Генератор LSI вырабатывает сигнал тактовой частоты 40 кГц. Он автоматически запускается при появлении напряжения питания UСС. При выходе в нормальный режим работы в регистре BKP_REG_0F вырабатывает сигнал LSIRDY. Первоначально тактовая частота генератора LSI используется для формирования дополнительной задержки tpor. Если в проектируемом устройстве этот генератор не используется, его можно отключить при помощи сигнала LSION в том же регистре BKP_REG_0F.
Внешний кварцевый генератор высокой частоты HSE
Генератор HSE предназначен для выработки сигнала тактовой частоты от 2 до 16 МГц с помощью внешнего кварцевого резонатора. Генератор запускается при появлении напряжения питания UCC и сигнала разрешения HSEON в регистре HS_CONTROL. При выходе в нормальный режим работы вырабатывается сигнал HSERDY в регистре CLOCK_STATUS. После появления этого сигнала можно переключить МК для тактирования от этого генератора.
Для использования в качестве тактового сигнала от внешнего источника тактирования предусмотрен режим HSEBYP. В этом случае входной сигнал, поступающий на вход OSC_IN МК, проходит напрямую на выход HSE. Выход OSC_OUT находится в данном режиме в третьем состоянии.
Внешний кварцевый генератор низкой частоты LSE
Генератор LSE предназначен для выработки сигнала тактовой частоты 32 кГц с помощью внешнего резонатора. Генератор запускается при появлении питания BDUCC и сигнала разрешения LSEON в регистре BKP_REG_0F. При выходе в нормальный режим работы вырабатывает сигнал LSERDY в том же регистре BKP_REG_0F.
Так же как и у высокочастотного генератора предусмотрен режим работы от внешнего источника тактовых сигналов – LSEBYP, когда внешний тактовый сигнал с входа OSC_IN32 проходит напрямую на выход LSE. В этом режиме выход OSC_OUT32 находится в третьем состоянии.
Так как генератор LSE питается от напряжения BDUCC и его регистр управления BKP_REG_0F расположен в батарейном домене, то он может продолжать работать при пропадании основного питания UCC. Генератор LSE применяется для работы часов реального времени.
Встроенный блок умножения системной тактовой частоты
Благодаря наличию встроенного умножителя тактовой частоты можно значительно увеличить скорость работы МК. При этом нет необходимости использовать высокочастотные кварцевые резонаторы, что упрощает разработку печатной платы устройства.
Блок умножения позволяет проводить умножение входной тактовой частоты на коэффициент от 2 до 16, задаваемый на входе PLLCPUMUL[3:0] в регистре PLL_CONTROL. Входная частота блока умножителя частоты должна быть в диапазоне от 2 до 16 МГц, а выходная частота может достигать 100 МГц. При выходе блока умножителя тактовой частоты в расчетный режим вырабатывается сигнал PLLCPURDY в регистре CLOCK_STATUS. Блок включается с помощью сигнала PLLCPUON в регистре PLL_CONTROL. Выходная частота используется как основная частота процессора и периферии.
Встроенный блок умножения USB тактовой частоты
Для использования встроенного в МК USB-контроллера нужно иметь строго фиксированную тактовую частоту 48 МГц. Чтобы иметь возможность для основной программы задавать другие значения тактовой частоты, предусмотрен дополнительный умножитель частоты, предназначенный именно для USB.
Блок умножения позволяет провести умножение входной тактовой частоты на коэффициент от 2 до 16, задаваемый на входе PLLUSBMUL[3:0] в регистре PLL_CONTROL. Входная частота блока умножителя должна быть в диапазоне от 2 до 16 МГц, а выходная должна составлять 48 МГц.
При выходе блока умножителя тактовой частоты в расчётный режим вырабатывается сигнал PLLUSBRDY в регистре CLOCK_STATUS. Блок включается с помощью сигнала PLLUSBON в регистре PLL_CONTROL. Выходная частота используется как основная частота протокольной части USB-интерфейса.
Управление тактовыми частотами встроенных узлов МК
Кроме уже рассмотренных вариантов использования различных источников тактовых сигналов, имеются мощные средства управления тактированием встроенных узлов МК – в некоторых пределах изменять (уменьшать) значение или полностью отключать тактирование, если узел не используется.
Управление тактовыми частотами ведётся через периферийный блок RST_CLK.
При включении питания МК запускается на частоте HSI-генератора. Сразу после включения происходит выдача тактовых сигналов синхронизации для всех периферийных блоков, кроме RST_CLK (отключена).
Для начала работы с нужным периферийным блоком необходимо включить его тактовую частоту в регистре PER_CLOCK.
Некоторые контроллеры интерфейсов (UART, CAN, USB, таймеры) могут работать на частотах, отличных от частоты процессорного ядра, поэтому в соответствующих им регистрах (UART_CLOCK, CAN_CLOCK, USB_CLOCK, TIM_CLOCK) должны быть заданы их скорости работы.
Для изменения тактовой частоты ядра можно перейти на другой генератор и/или воспользоваться блоком умножения тактовой частоты. Для корректной смены тактовой часто ты сначала должны быть сформированы необходимые тактовые частоты и затем осуществлено переключение на них на соответствующих мультиплексорах, управляемых регистрами CPU_CLOCK и USB_CLOCK.
Чтобы задать нужные режимы тактирования ядра МК и его периферийных узлов используется достаточно большой набор регистров.
Пример настройки режимов тактирования
Например, имеются следующие исходные данные: к МК подключён кварцевый резонатор на частоту 8 МГц.
Частоту ядра нужно установить 56 МГц.
В листинге 1 приведена последовательность действий для включения умножения частоты для получения частоты ядра 56 МГц.
Чтобы сформировать данные строки, потребуются таблицы регистров и их значений (см. табл. 1 – 9).
Благодаря гибкой системе тактирования появляется возможность оптимально использовать ресурсы МК.
Полный набор таблиц регистров и их значений для задания режимов тактирования можно скачать по ссылке (Дополнительные материалы).
Литература
- Голубцов М. Микроконтроллер MDR32F9Q2I. Часть 1. Первое знакомство с микроконтроллером и средствами разработки для него. Современная электроника. 2012. № 3. С. 18–21.
- Голубцов М. Микроконтроллер MDR32F9Q2I. Часть 2. Работа с портами микроконтроллера. Современная электроника. 2012. № 4. С. 24–27.
- Голубцов М. Микроконтроллер MDR32F9Q2I. Часть 3. Системный таймер SysTick. Современная электроника. 2012. № 5. С. 16–17.
Скачать
Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
