S3C2440-裸机篇-05 | S3C2440时钟体系详解(FCLK、PCLK、HCLK)

我只是一个虾纸丫 提交于 2020-01-31 11:17:49

1.时钟架构


简化一下如图所示:

1.1.时钟源的选择

S3C2440的时钟源来源有两种:

  • 外部晶振(OSC)
  • 外部时钟信号(EXTCLK)

选择哪一路作为S3C2440的时钟源由模式控制引脚OM3和OM2引脚(的电平)决定,如何选择见下图:

以JZ2440开发板为例,其使用的是12Mhz外部晶振, 硬件电路如下:

其OM3和OM2选择引脚设置如下,选择第一种方式:

1.2.MPLL改变主时钟FCLK的控制时序(上电复位时序)

2.实验 —— LED闪烁(为了后续对比)

2.1.实验目的

使用C语言控制LED闪烁。

2.2.实验代码

启动文件与之前相同;
C程序添加延时函数delay修改后如下:

void delay(unsigned int xms)
{
	while(xms--);
}

int main(void)
{

	/* 设置GPFCON寄存器,配置GPF4引脚为输出模式 */
	*(unsigned int *)0x56000050 &= ~(3<<(2*4));
	*(unsigned int *)0x56000050 |= 1<<(2*4);
	
	/* 程序循环闪烁LED */
	while(1)
	{
		/* 设置GPFDAT寄存器,GPF4输出低电平,点亮LED */
		*(unsigned int *)0x56000054 &= ~(1<<4);
		delay(100000);
		
		/* 设置GPFDAT寄存器,GPF4输出高电平,熄灭LED */
		*(unsigned int *)0x56000054 |= (1<<4);
		delay(100000);
	}
}

编译的makefile也和之前相同;

2.3.运行结果

第一个LED先亮起,1s后熄灭,1s后再次点亮,如此循环。

3.实验 —— 设置芯片时钟运行频率

3.1.实验目的

设置芯片的时钟工作频率最高,如下:

  • FCLK = 400Mhz
  • HCLK = 100Mhz
  • PCLK = 50Mhz

与实验2对比观察效果。

注:芯片手册中给出的最高时钟频率:

3.2.实验步骤

  1. 设置PLL更改之后的锁定时间(默认即可)
  2. 设置分频系数(UCLK=UPLL(默认值)、HCLK = FCLK/4(100M)、PCLK=HCLK/2(50M))
  3. HDIVN不为0,设置CPU为异步模式
    注:其中#R1_nF:OR:R1_iA的值为0xc0000000
  4. 设置MPLL倍频,产生FCLK=400Mhz:

    注:MPLLCON寄存器的值可以由公式自己推算,但芯片手册中推荐直接查找推荐表获得:

3.3.实验代码

时钟修改应该在上电后修改,所以在启动文件中关闭看门狗之后添加

@ brief:	S3C2440启动文件
@ author:	mculover666
@ note:
@			1.关闭看门狗
@			2.设置栈顶指针SP(从Nand启动)
@			3.设置时钟:FCLK=400Mhz,HCLK=100Mhz,PCLK=50Mhz
@			4.调用main函数,保存返回地址,转入C程序

.text
.global	_start

_start:
	@ 关闭看门狗
	LDR	R0,=0x53000000
	MOV	R1,#0
	STR	R1,[R0]
	
	@ 设置栈顶指针SP(从Nand启动)
	LDR SP,=4096

	@ 设置时钟:FCLK=400Mhz,HCLK=100Mhz,PCLK=50Mhz
	@ 设置PLL更改之后的锁定时间(默认值)
	LDR R0,=0x4c000000
	LDR R1,=0xFFFFFFFF
	STR R1,[R0]
	
	@ 设置分频系数
	LDR R0,=0x4c000014
	LDR R1,=0x05
	STR R1,[R0]
	
	@ HDIVN不为0,设置CPU为异步模式(来源芯片手册)
	mrc p15,0,r0,c1,c0,0
	orr r0,r0,#0xc0000000  @#R1_nF:OR:R1_iA
	mcr p15,0,r0,c1,c0,0
	
	@ 设置MPLL,输出FCLK=400Mhz
	LDR R0,=0x4c000004
	LDR R1,=(92<<12)|(1<<4)|(1<<0)
	STR R1,[R0]	
	
	@ 设置MPLL之后锁定一段时间,然后系统变为设置的频率
	
	@ 调用main函数,保存返回地址,转入C程序
	BL	main
	
	@ main函数返回,程序暂停
halt:
	B	halt
	
	

为了方便对比**,C程序与实验2的相同**;
编译的makefile和之前的也相同

3.4.实验结果

程序编译下载后,可以观察到,LED闪烁速度与之前相比快了非常多。

3.5.实验总结

通过本节的两个实验,

  • 从直观的的现象来看:同样的C语言程序(都是delay(100000)),但是在第二个实验中因为CPU时钟FCLK提高到最高运行频率400Mhz,所以LED的闪烁速度与之前相比快了好几倍
  • 深入到S3C2440芯片的结构:掌握了S3C2440的时钟体系架构上电复位时序,其时钟源有两个:外部晶振或者外部时钟,通过OM[3:2]硬件选择,其内部主要调整频率的PLL有两个:MPLL(产生FCLK)和UPLL(产生UCLK),其主要的时钟频率有三个(FCLK->CPU使用,HCLK->AHB总线高速外设使用,PCLK->APB总线低速外设使用),其中HCLK和PCLK由FCLK分频而来;
  • 在芯片操作上:掌握了如何编程设置寄存器控制S3C2440的时钟频率(比如本节设置FCLK=400Mhz,HCLK=100Mhz,PCLK=50Mhz)。
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