1、時鐘介紹

時鐘是同步工作系統(tǒng)的同步節(jié)拍，時鐘的快慢就是我們常說的工作頻率，以赫茲(HZ)為單位。時鐘系統(tǒng)指導器件的運行，我們分析器件的工作特性時，常常會看器件的時序圖，時序圖中的時鐘周期就是時鐘系統(tǒng)來決定的。

2、時鐘來源

2.1、 三種時鐘配置

1、外部直接輸入時鐘信號，SoC有個引腳用來輸入外部時鐘信號，用的很少。
2、外部晶振+內(nèi)部時鐘發(fā)生器產(chǎn)生時鐘，大部分低頻單片機都是這么工作的。
3、外部晶振+內(nèi)部時鐘發(fā)生器+內(nèi)部PLL產(chǎn)生高頻時鐘+內(nèi)部分頻器分頻得到各種頻率的時鐘。

2.2、S5PV210的時鐘來源

S5PV210的時鐘來源屬于第三種，也可以說復雜的Soc都是第三種，因為復雜Soc的內(nèi)部器件是很多的，具體原因如下：
1、使用外部晶振的原因：Soc自身是不帶晶振的，所以肯定需要外部提供。
2、使用低頻晶振的原因：外部的晶振提供的都是低頻的信號，像S5PV210芯片就是接的24MHZ的晶振。不接高頻晶振是因為高頻晶振價格高，而且高頻信號的傳導輻射比較難控制。就算接高頻晶振也不能解決問題，Soc的主頻高達1GHZ，就算是高頻晶振也達不到這個頻率。
3、采用內(nèi)部時鐘發(fā)生器：晶振產(chǎn)生的信號不一定滿足Soc的需求，所以需要時鐘發(fā)生器來進行處理才能給后級使用；
4、采用內(nèi)部PLL：PLL是鎖相環(huán)，作用就是倍頻器，將低頻信號變成高頻信號。因為外接晶振是低頻的，但是Soc需要高頻信號，所以要倍頻；
5、采用分頻器：經(jīng)過倍頻器后時鐘信號變成高頻信號，但是Soc外接多個外設，每個外設需要的時鐘頻率是不同的，有的外設需要低頻信號，比如串口。所以要用分頻器將高頻信號，分頻成低頻信號。

3、時鐘和系統(tǒng)性能的關系

參考博客《時鐘系統(tǒng)和系統(tǒng)功耗的關系》。

4、時鐘和外設編程的關聯(lián)

外設工作都需要一定頻率的時鐘信號，但是絕大部分外設自身是沒有信號產(chǎn)生的電路的，需要主控芯片提供時鐘信號。因此我們程序員可以為每個外設指定時鐘來源、時鐘分頻系統(tǒng)、從而設置這個外設的工作時鐘。

5、S5PV210的時鐘系統(tǒng)簡介

5.1、時鐘域

S5PV210芯片的時鐘體系比較復雜，主要原因是有太多的外設，并且不同的外設工作要求的時鐘頻率越相差很大，從幾十Hz1GHZ。所以將時鐘分成不同的時鐘域，每個時鐘域的時鐘頻率都不同，分別對應不同時鐘頻率需求的外設器件。S5PV210芯片分為三個時鐘域：MSYS、DSYS、PSYS。各個時鐘域之間是彼此獨立的，然后通過BRG（異步總線橋：asynchronous bus bridges）連接起來。

5.1.2、MSYS域

1、MSYS域包含CPU（Cortex-A8內(nèi)核）、DRAM控制器（DMC0和DMC1）、IRAM&IROM等，都是一些高速的設備。
2、包含的時鐘信號：
ARMCLK： 給cpu內(nèi)核工作的時鐘，也就是所謂的主頻。
HCLK_MSYS： MSYS域的高頻時鐘，給DMC0和DMC1使用
PCLK_MSYS： MSYS域的低頻時鐘
HCLK_IMEM：給iROM和iRAM（合稱iMEM）使用

5.1.3、DSYS域

1、都是和視頻顯示、編解碼等有關的模塊；
2、包含的時鐘信號：
HCLK_DSYS：DSYS域的高頻時鐘
PCLK_DSYS：DSYS域的低頻時鐘

5.1.4、PSYS域

1、和內(nèi)部的各種外設時鐘有關，譬如串口、SD接口、I2C、AC97、USB等。
2、包含的時鐘信號：
HCLK_PSYS：PSYS域的高頻時鐘
PCLK_PSYS：PSYS域的低頻時鐘
SCLK_ONENAND：ONENAND芯片用的

5.2、推薦時鐘系統(tǒng)設置值

Values for the high-performance operation:
? freq(ARMCLK) = 1000 MHz
? freq(HCLK_MSYS) = 200 MHz
? freq(HCLK_IMEM) = 100 MHz
? freq(PCLK_MSYS) = 100 MHz
? freq(HCLK_DSYS) = 166 MHz
? freq(PCLK_DSYS) = 83 MHz
? freq(HCLK_PSYS) = 133 MHz
? freq(PCLK_PSYS) = 66 MHz
? freq(SCLK_ONENAND) = 133 MHz, 166 MHz

5.3、時鐘體系框圖詳解

5.3.1、時鐘體系框圖

5.3.2、PLL器件

1、PLL是鎖相環(huán)，功能上是倍頻器，把低頻的時鐘信號變成高頻時鐘信號；
2、PLL有鎖存周期，因為PLL是物理器件，不是理想器件，把低頻信號輸入PLL到PLL輸出高頻信號，這中間是需要時間的。

5.3.3、MUX器件

1、MUX是多路選擇器件，有多個輸入和一個輸出，在邏輯上相當于或門，實現(xiàn)多選一的功能；
2、控制MUX器件的寄存器有一個狀態(tài)位，當MUX器件切換輸入源時，是需要一定時間的，當切換成功時硬件會將狀態(tài)位置位，我們需要去讀取狀態(tài)位來判斷是否切換完成。

DIV器件

1、DIV是分頻器，將高頻信號分頻成低頻信號，Fout=Fin / 分頻系數(shù)；
2、DIV也有狀態(tài)位，當修改分頻系數(shù)時，需要讀取狀態(tài)位來判斷修改是否已經(jīng)生效。

6、時鐘設置的關鍵性寄存器

6.1、xPLL_LOCK寄存器

該寄存器的功能是設定PLL的鎖存周期，每個PLL都有一個對應的xPLL_LOCK寄存器。

6.2、xPLL_CON/xPLL_CON0/xPLL_CON1寄存器

1、這些都是PLL的控制寄存器，每個PLL的控制寄存器個數(shù)有差異，具體查閱收據(jù)手冊。其中比較重要的配置：PLL的使能、倍頻系數(shù)的設置、鎖存狀態(tài)。
2、PLL的倍頻參數(shù)是PDIV、MDIV、SDIV，最終輸出信號FOUT = MDIV X FIN / (PDIV X 2^SDIV-1)。
3、在設置每個PLL的倍頻參數(shù)時也不是隨意設置的，數(shù)據(jù)手冊對不同的頻率都有建議值，其實就是讓你照著抄，別自己瞎搞。芯片是物理器件，有自己的物理特性，倍頻參數(shù)并不是只滿足上面的計算公式就行。

6.3、CLK_SRCn寄存器

CLK_SRCn寄存器是時鐘源控制寄存器，控制時鐘信號的來源。對應到時鐘框圖里，就是控制MUX器件的。

6.4、CLK_SRC_MASKn寄存器

CLK_SRC_MASKn寄存器是MUX的使能控制寄存器，可以禁止/使能MUX器件。

6.5、CLK_DIVn寄存器

CLK_DIVn寄存器是控制DIV分頻器的，控制各個DIV分頻器的分頻系數(shù)。

6.6、CLK_GATE_x寄存器

>各個時鐘信號的使能控制信號，當需要某個器件停止工作時，可以操作此寄存器將器件使用的時鐘信號給禁止掉。

6.7、CLK_DIV_STATn寄存器

表示每個DIV分頻器的狀態(tài)，用來查詢當前DIV是否可以輸出穩(wěn)定的時鐘信號。

6.8、CLK_MUX_STATx寄存器

表示每個MUX器件的狀態(tài)，用來查詢當前MUX器件的的輸入源是哪一個，或者查詢當前MUX的參數(shù)修改后是否已經(jīng)穩(wěn)定。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ARM芯片的时钟系统详解(S5PV210芯片)的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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