本帖最后由 secret 于 2019-6-28 11:13 编辑
这是一个基于TI公司开发板MSP430F5529的系统时钟设计，分为以下几个部分：
一、时钟系统模块设计要求
单片机各部件能有条不紊自动工作，实际上是在其系统时钟作用下，控制器指挥芯片内各个部件自动协调工作，使内部逻辑硬件产生各种操作所需的脉冲信号而实现的。为适应系统和具体应用需求，单片机的系统时钟必须满足
以下不同要求：
- 高频率 用于对系统硬件需求和外部事件快速反应；
- 低频率 用于降低电流消耗；
- 稳定的频率 以满足定时应用，如实时时钟RTC；
- 低Q值振荡器 用于保证开始及停止操作最小时间延迟。
从上图可以看出，时钟模块有 5 个时钟输入源：
- XT1CLK 低频或高频时钟源：可以使用标准晶振，振荡器或者外部时钟源输入4MHz～32MHz。XT1CLK可以作为内部FLL模块的参考时钟。
- XT2CLK 高频时钟源：可以使用标准晶振，振荡器或者外部时钟源输入4MHz～32MHz。
- VLOCLK 低功耗低频内部时钟源：典型值为10KHZ；
- REFOCLK 低频修整内部参考时钟源：典型值为32768Hz，作为FLL基准时钟源；
- DCOCLK 片内数字控制时钟源：通过FLL模块来稳定。
基础时钟模块可提供3种时钟信号：
- ACLK 辅助时钟： ACLK可由软件选择来自XT1CLK、REFOCLK、VLOCLK、DCOCLK、DCOCLKDIV、XT2CLK（由具体器件决定）这几个时钟源之一。然后经1、2、4、8、16、32分频得到。ACLK可由软件选作各个外设模块的时钟信号，一般用于低速外设模块。
- MCLK 系统主时钟： MCLK可由软件选择来自上述5种时钟源，同样可经过分频得到。MCLK主要用于CPU和系统。
- SMCLK 子系统时钟： 可由软件选择来自上述5种时钟源，同样可经过分频得到。 SMCLK可由软件选作各个外设模块的时钟信号，主要用于高速外设模块。
二、五个时钟输入源振荡器模块，包括：
- XT1 振荡器
- XT2 振荡器
- 低功耗低频内部振荡器（VLO）
- 低频修整内部参考振荡器（REFO）
- 片内数字控制振荡器（DCO）
接下来将详细的说明这五个时钟输入源振荡模块
一、XT1 振荡器
- XT1工作在低频（LF）模式时（XTS=0），提供支持32768HZ时钟的超低功耗模式。晶振只需经过XIN和XOUT两个引脚连接，不需要其他外部器件，所有保证工作稳定的元件和秱相电容都集成在芯片中。
- 在一些设备中当XT1选择高频（HF）模式时（XTS=1）也支持高频晶振或者振荡器。高频晶振或谐振器连接到XIN和XOUT引脚，需要在两个端口配置电容。
二、XT2 振荡器
- 一般称之为第二振荡器XT2，它产生时钟信号XT2CLK，它的工作特性不XTl振荡器工作在高频模式时类似。
- 系统频率和系统的工作电压密切相关，某些应用需要较高的工作电压，所以也需要系统提供相应较高的频率。系统频率和系统工作电压之间的关系下图所示：
三、低功耗低频内部振荡器（VLO ）
- 低频低功耗内部振荡器 (VLO)能够提供典型10kHz的振荡频率（具体参数见数据手册），而不需要外接任何晶振。
- VLO可以对时钟精确要求不高的的应用提供低成本和超低功耗的时钟源。
四、低频修整内部参考振荡器（REFO ）
- REFO可以产生一个比较稳定的频率，其典型值为32768Hz，它可以用作FLLREFCLK。
- 低频修整内部参考振荡器（REFO）可以在没有外部晶振，对成本又比较敏感的场合得到很好的应用。
五、片内数字控制振荡器（DCO ）
- DCO振荡器是一个可数字控制的RC振荡器，它的频率随供电电压、环境温度变化而具有一定的丌稳定性。
- DCO频率可以通过选择锁频环FLL的频率FLLRENCLK/n）来增强振荡频率的稳定性。
三、片内数字控制振荡器（DCO）操作
锁频环(FLL)
- DCOCLK可用作ACLK、MCLK、SMCLK，但它的频率随供电电压、环境温度变化而具有一定的不稳定性，FLL通过频率积分器和调制器的自动调节使DCOCLK的频率趋于稳定。
- FLL通过在两个最相近的邻居频率之间迚行切换，产生两个频率的加权频率，最终获得我们所需的频率。
四、外设模块请求时钟系统
- 外设模块可以控制3个时钟请求信号中的一个来获得时钟ACLK_REQ、MCLK_REQ、SMCLK_REQ。
- 不管在任何模式下，外设模块的正常操作都可以从标准时钟系统（UCS）请求时钟信号。
例如：如果定时器选择了ACLK作为时钟源，只要定时器允许，ACLK_REQ信号就一直有效并向UCS申请时钟，而UCS则不管当前是在什么LPM低功耗模式都会输出ACLK信号。
如下图所示，为外设模块请求时钟系统。
五、模块振荡器（MODOSC）
- UCS模块还有一个内部的振荡器（MODOSC）。它主要给FLASH模块控制器或其他任意需要的模块提供时钟。
- MODOSC产生时钟信号MODCLK。
例：ADC12_A可以选择使用MODOSC作为转换时钟源，用户选择ADC12OSC作为转换时钟源时，ADC12OSC就来自MODOSC。
六、故障安全逻辑操作
- 时钟系统模块包含有晶振故障保护的功能。这个功能可以检测XT1、XT2、DCO的振荡器故障。
- 当晶体振荡器启用后，没有正常工作时，则相应的故障位XT1LFOFFG、XT1HFOFFG、XT2OFFG将被置位。
- 可检测的故障有：XT1的LF模式下低频晶振故障（XT1LFOFFG）
七、时钟应用模块举例
基于MSP430F5529的例程：设ACLK = XT1 = 32768Hz，ACLK通过P1.0输出。
程序代码如下：
#include <msp430.h>
void main(void)
{
WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // 关闭看门狗
P1DIR |= BIT0; // ACLK 通过 P1.0输出， 输出， 输出方向 输出方向
P1SEL |= BIT0; // P1.0 为外设功能（ACLK ）
// 选择IO 端口功能为 XT1 ，外设功能
P5SEL |= BIT4+BIT5;
UCSCTL6 &= ~(XT1OFF); // 使能 XT1 ，设置寄存器UCSCTL6
UCSCTL6 |= XCAP_3; // 配置内接电容值，选择典型电容值XCAP_3
do
{ // 清零XT1 、DCO 故障标志位
UCSCTL7 &= ~( XT1LFOFFG + DCOFFG);
SFRIFG1 &= ~OFIFG; // 清零SFR 中的故障标志位
}while (SFRIFG1&OFIFG); // 检测振荡器故障标志位
UCSCTL4 |= SELA_0; // 选择 ACLK 的时钟源，设置寄存器UCSCTL4
while(1)
{
; // 循环等待, 空操作
}
}
希望同学们能够进行点赞，投币，毕竟赫兹币比较紧缺，提前在这里谢谢大家，_(:з」∠)_
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