3.1 系統(tǒng)時鐘 芯片資料

第三章MSP430基本外設 2 Copyright2009TexasInstrumentsAllRightsReservedwww msp430 ubi pt 本章概述 MSP430系列微控制器的片內(nèi)資源非常豐富 外設模塊通過數(shù)據(jù)總線 控制總線和地址總線與CPU相連 3 1系統(tǒng)時鐘3 2低功耗模式3 3通用輸入輸出端口3 4定時器3 5DMA控制器3 6比較器A3 7模數(shù)轉換器 ADC 3 8數(shù)模轉換模塊 DAC 3 9LCD液晶驅(qū)動模塊3 10硬件乘法器3 11Flash編程 3 1系統(tǒng)時鐘 UCS UnifiedClockSystem 本節(jié)內(nèi)容 時鐘系統(tǒng)模塊設計要求MSP430X5XX 6XX系列時鐘系統(tǒng)模塊五個時鐘輸入源振蕩器模塊DCO模塊操作外設模塊請求時鐘系統(tǒng) 低功耗運行模式下 模塊振蕩器 MODOSC 故障安全邏輯操作時鐘模塊應用舉例 MSP430F5XX 6XX 時鐘模塊庫函數(shù) 時鐘系統(tǒng)模塊設計要求 1 1 單片機各部件能有條不紊自動工作 實際上是在其系統(tǒng)時鐘作用下 控制器指揮芯片內(nèi)各個部件自動協(xié)調(diào)工作 使內(nèi)部邏輯硬件產(chǎn)生各種操作所需的脈沖信號而實現(xiàn)的 為適應系統(tǒng)和具體應用需求 單片機的系統(tǒng)時鐘必須滿足以下不同要求 高頻率 用于對系統(tǒng)硬件需求和外部事件快速反應 低頻率 用于降低電流消耗 穩(wěn)定的頻率 以滿足定時應用 如實時時鐘RTC 低Q值振蕩器 用于保證開始及停止操作最小時間延遲 MSP430X5XX 6XX系列時鐘系統(tǒng)模塊 1 3 右圖為MSP430X5XX 6XX系列單片機時鐘模塊結構 MSP430X5XX 6XX系列時鐘系統(tǒng)模塊 2 3 從上圖可以看出 MSP430F5XX 6XX時鐘模塊有5個時鐘輸入源 XT1CLK低頻或高頻時鐘源 可以使用標準晶振 振蕩器或者外部時鐘源輸入4MHz 32MHz XT1CLK可以作為內(nèi)部FLL模塊的參考時鐘 XT2CLK高頻時鐘源 可以使用標準晶振 振蕩器或者外部時鐘源輸入4MHz 32MHz VLOCLK低功耗低頻內(nèi)部時鐘源 典型值為10KHZ REFOCLK低頻修整內(nèi)部參考時鐘源 典型值為32768Hz 作為FLL基準時鐘源 DCOCLK片內(nèi)數(shù)字控制時鐘源 通過FLL模塊來穩(wěn)定 MSP430X5XX 6XX系列時鐘系統(tǒng)模塊 3 3 基礎時鐘模塊可提供3種時鐘信號 ACLK輔助時鐘 ACLK可由軟件選擇來自XT1CLK REFOCLK VLOCLK DCOCLK DCOCLKDIV XT2CLK 由具體器件決定 這幾個時鐘源之一 然后經(jīng)1 2 4 8 16 32分頻得到 ACLK可由軟件選作各個外設模塊的時鐘信號 一般用于低速外設模塊 MCLK系統(tǒng)主時鐘 MCLK可由軟件選擇來自上述5種時鐘源 同樣可經(jīng)過分頻得到 MCLK主要用于CPU和系統(tǒng) SMCLK子系統(tǒng)時鐘 可由軟件選擇來自上述5種時鐘源 同樣可經(jīng)過分頻得到 SMCLK可由軟件選作各個外設模塊的時鐘信號 主要用于高速外設模塊 五個時鐘輸入源振蕩器模塊 1 6 五個時鐘輸入源振蕩器模塊 包括 XT1振蕩器XT2振蕩器低功耗低頻內(nèi)部振蕩器 VLO 低頻修整內(nèi)部參考振蕩器 REFO 片內(nèi)數(shù)字控制振蕩器 DCO 五個時鐘輸入源振蕩器模塊 2 6 一 XT1振蕩器XT1工作在低頻 LF 模式時 XTS 0 提供支持32768HZ時鐘的超低功耗模式 晶振只需經(jīng)過XIN和XOUT兩個引腳連接 不需要其他外部器件 所有保證工作穩(wěn)定的元件和移相電容都集成在芯片中 在一些設備中當XT1選擇高頻 HF 模式時 XTS 1 也支持高頻晶振或者振蕩器 高頻晶振或諧振器連接到XIN和XOUT引腳 需要在兩個端口配置電容 五個時鐘輸入源振蕩器模塊 3 6 二 XT2振蕩器一般稱之為第二振蕩器XT2 它產(chǎn)生時鐘信號XT2CLK 它的工作特性與XTl振蕩器工作在高頻模式時類似 系統(tǒng)頻率和系統(tǒng)的工作電壓密切相關 某些應用需要較高的工作電壓 所以也需要系統(tǒng)提供相應較高的頻率 系統(tǒng)頻率和系統(tǒng)工作電壓之間的關系下圖所示 五個時鐘輸入源振蕩器模塊 4 6 頻率 MHz 頻率和工作電壓的關系 在陰影中的數(shù)字表示所支持PMMCOREVx配置 電壓 V 五個時鐘輸入源振蕩器模塊 5 6 三 低功耗低頻內(nèi)部振蕩器 VLO 低頻低功耗內(nèi)部振蕩器 VLO 能夠提供典型10kHz的振蕩頻率 具體參數(shù)見數(shù)據(jù)手冊 而不需要外接任何晶振 VLO可以對時鐘精確要求不高的的應用提供低成本和超低功耗的時鐘源 五個時鐘輸入源振蕩器模塊 6 6 四 低頻修整內(nèi)部參考振蕩器 REFO REFO可以產(chǎn)生一個比較穩(wěn)定的頻率 其典型值為32768Hz 它可以用作FLLREFCLK 低頻修整內(nèi)部參考振蕩器 REFO 可以在沒有外部晶振 對成本又比較敏感的場合得到很好的應用 五 片內(nèi)數(shù)字控制振蕩器 DCO DCO振蕩器是一個可數(shù)字控制的RC振蕩器 它的頻率隨供電電壓 環(huán)境溫度變化而具有一定的不穩(wěn)定性 DCO頻率可以通過選擇FLL的頻率 FLLRENCLK n 來增強振蕩頻率的穩(wěn)定性 DCO模塊操作 1 4 DCOCLK頻率調(diào)整過程 設置DCORSELx這3位可以從8個DCO額定頻率中選擇一個頻率 5位的DCO用來在DCORSEL的32個頻率級別中選擇 相鄰兩個的頻率相差約8 5位的MOD用于控制在DCO中的32個頻率中選擇切換兩種頻率 如果DCO 31 表示DCO已經(jīng)選擇最高頻率 此時不能利用MOD進行頻率調(diào)整 如下圖所示 其中 在鎖頻環(huán)工作的時候 這些DCO位和MOD位的值由硬件自動調(diào)節(jié) DCO模塊操作 2 4 DCO頻率的調(diào)節(jié) DCO模塊操作 3 4 鎖頻環(huán) FLL DCOCLK可用作ACLK MCLK SMCLK 但它的頻率隨供電電壓 環(huán)境溫度變化而具有一定的不穩(wěn)定性 FLL通過頻率積分器和調(diào)制器的自動調(diào)節(jié)使DCOCLK的頻率趨于穩(wěn)定 FLL通過在兩個最相近的鄰居頻率之間進行切換 產(chǎn)生兩個頻率的加權頻率 最終獲得我們所需的頻率 如下圖所示 DCO模塊操作 4 4 外設模塊請求時鐘系統(tǒng) 1 2 外設模塊可以控制3個時鐘請求信號中的一個來獲得時鐘ACLK REQ MCLK REQ SMCLK REQ 不管在任何模式下 外設模塊的正常操作都可以從標準時鐘系統(tǒng) UCS 請求時鐘信號 例如 如果定時器選擇了ACLK作為時鐘源 只要定時器允許 ACLK REQ信號就一直有效并向UCS申請時鐘 而UCS則不管當前是在什么LPM低功耗模式都會輸出ACLK信號 如下圖所示 為外設模塊請求時鐘系統(tǒng) 外設模塊請求時鐘系統(tǒng) 2 2 外設模塊請求時鐘系統(tǒng) 模塊振蕩器 MODOSC 1 1 UCS模塊還有一個內(nèi)部的振蕩器 MODOSC 它主要給FLASH模塊控制器或其他任意需要的模塊提供時鐘 MODOSC產(chǎn)生時鐘信號MODCLK 例 ADC12 A可以選擇使用MODOSC作為轉換時鐘源 用戶選擇ADC12OSC作為轉換時鐘源時 ADC12OSC就來自MODOSC 故障安全邏輯操作 1 2 時鐘系統(tǒng)模塊包含有晶振故障保護的功能 這個功能可以檢測XT1 XT2 DCO的振蕩器故障 當晶體振蕩器啟用后 沒有正常工作時 則相應的故障位XT1LFOFFG XT1HFOFFG XT2OFFG將被置位 如下圖所示 可檢測的故障有 XT1的LF模式下低頻晶振故障 XT1LFOFFG XT1的HF模式下高頻晶振故障 XT1HFOFFG XT2高頻晶振故障 XT2OFFG DCO故障標志 DCOFFG 故障安全邏輯操作 2 2 晶振故障邏輯 時鐘模塊應用舉例 MSP430F5XX 6XX 1 2 P1 0 MSP430F6638 P3 4 SMCLK ACLK 例1 MSP430 x66xx演示例程 設ACLK XT1 32768Hz 令SMCLK XT2CLK MCLK DCO 默認 32xACLK 1048576Hz ACLK和SMCLK分別通過P1 0和P3 4輸出 程序代碼如下 includevoidmain void WDTCTL WDTPW WDTHOLD 關閉看門狗P1DIR BIT0 ACLK通過P1 0輸出P1SEL BIT0 P3DIR BIT4 SMCLK分別通過P3 4輸出 P3SEL BIT4 while BAKCTL 選擇端口功能為XT2 UCSCTL6 循環(huán)等待 時鐘模塊應用舉例 MSP430F5XX 6XX 2 2 時鐘系統(tǒng) UCS 常用配置和初始化的API函數(shù)UCS clockSignalInit UCS initFLLSettle UCS enableClockRequest UCS disableClockRequest UCS SMCLKOff UCS SMCLKOn 時鐘模塊庫函數(shù) 1 4 時鐘系統(tǒng) UCS 的API被分成三組函數(shù) 時鐘系統(tǒng) UCS 常用配置和初始化的API函數(shù)外部晶振特定的配置和初始化的API函數(shù)對狀態(tài)和配置進行設置和詢問的API函數(shù) 時鐘模塊庫函數(shù) 2 4 外部晶振特定的配置和初始化的API函數(shù)UCS setExternalClockSource UCS LFXT1Start UCS HFXT1Start UCS bypassXT1 UCS LFXT1StartWithTimeout UCS HFXT1StartWithTimeout UCS bypassXT1WithTimeout UCS XT1Off UCS XT2Start UCS XT2Off UCS bypassXT2 UCS XT2StartWithTimeout UCS bypassXT2WithTimeout UCS clearAllOscFlagsWithTimeout 時鐘模塊庫函數(shù) 3 4 對狀態(tài)和配置進行設置和詢問的API函數(shù)UCS faultFlagStatus UCS clearFaultFlag UCS getACLK UCS getSMCLK UCS getMCLK 時鐘模塊庫函數(shù) 4 4 庫函數(shù)編程示例 偽代碼 設置DCOFLL參考基準 REFOUCS clockSignalInit MSP430 BASEADDRESS UCS UCS FLLREF UCS REFOCLK SELECT UCS CLOCK DIVIDER 1 令ACLK REFOUCS clockSignalInit MSP430 BASEADDRESS UCS UCS