PIC16(L)F1826——时钟使用

2021-9-26 14:02

本帖最后由 JackTang1994 于 2021-9-26 14:03 编辑

硬件平台：PIC16(L)F1826、MPLAB ICD4调试器
软件平台：MPLAB X IDE V5.5、MPLAB Code Configurator V4
PIC16(L)F1826数据手册：https://www.microchip.com/content/dam/mchp/documents/OTH/ProductDocuments/DataSheets/41391D.pd

示例工程：

OSC_Switch.X.zip (134.36 KB)

2021-9-26 14:03 上传

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说明这里我们只介绍内部时钟源内的切换，而如果需要设置时钟模式则设置配置字1中的FOSC<2:0>位。

芯片手册阅读
阅读手册第5章：5.0OSCILLATOR MODULE (WITH FAIL-SAFE CLOCK MONITOR)

MCU时钟框图
从框图中我们可以知道CPU时钟来源有3个：外部晶振、Timer1、内部时钟
时钟框图.PNG

内部时钟源（INTERNAL CLOCK SOURCES）HFINTOSC：内部高速时钟，有31.25 kHz、125 kHz、250 kHz、500 kHz、1 MHz、2 MHz、4 MHz、8 MHz 或 32 MHz、16MHz频率
MFINTOSC：内部中速时钟，有31.25 kHz、62.5 kHz、125 kHz、250 kHz、500 kHz频率
LFINTOSC：内部低速时钟，只有31 kHz频率

内部时钟源切换
内部时钟源切换就是HFINTOSC、MFINTOSC、LFINTOSC之间切换，不同时钟源之间切换时，新的时钟可能还处理关闭状态所以在设置时钟切换时有一个延时。我们可以通过OSCSTAT寄存器判断时钟是否已经切换完成。
内部时钟切换时序.PNG

内部时钟源频率及设置
内部时钟源频率.PNG

时钟切换时序
在时钟没有切换完毕时，MCU一直使用以前的时钟频率，当完成切换时MCU系统频率就会切换成设置的值.所以这里的Start-up time不是MCU不运行代码的空闲等待时间而是时钟切换电路反应时间.所以我们不必加NOP延时，而是直接判断OSCSTAT的Ready标志位。
时钟切换时序.PNG

时钟切换成功标志
通过读取OSCSTAT寄存器中的HFIOFR、MFIOFR、LFIOFR即可知道当前切换到HFINTOSC、MFINTOSC、LFINTOSC内部时钟源是否已经准备好了。
时钟Read.PNG

MCC配置
MCC的时钟配置，按照下图设置即可

代码编写
在main.c文件中添加以下代码：定义时钟频率设置值，并编写了一个时钟配置函数通过判断OSCSTAT寄存器中相应的时钟准备位来判断切换后时钟是否已经准备好了，从而决定是否需要继续操作相关外设

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typedef enum internal_CLK 

{

    OSC_31K_LF = 0x00, OSC_31K25_MF = 0x02, OSC_31K25_HF = 0x03, \

    OSC_62K5_MF = 0x04, OSC_125K_MF = 0x05, OSC_250K_MF = 0x06, \

    OSC_500K_MF = 0x07, OSC_125K_HF = 0x08, OSC_250K_HF = 0x09, \

    OSC_500K_HF = 0x0A, OSC_1M_HF = 0x0B, OSC_2M_HF = 0x0C, \

    OSC_4M_HF = 0x0D, OSC_8M_HF = 0x0E, OSC_16M_HF = 0x0F

}INT_CLK_FREQ_TypeDef;



void Set_SysInternal_Freq(INT_CLK_FREQ_TypeDef clock_freq)

{

    OSCCONbits.SCS = 0x02; // internal oscillator

    OSCCONbits.IRCF = clock_freq; // start-up clock

    

    switch(clock_freq)

    {

        case OSC_31K_LF:



            

            while(OSCSTATbits.LFIOFR != 0x01);

            break;

            

        case OSC_31K25_MF:

        case OSC_62K5_MF:

        case OSC_125K_MF:

        case OSC_250K_MF:

        case OSC_500K_MF:

            while(OSCSTATbits.MFIOFR != 0x01);

            break;



        case OSC_31K25_HF:

        case OSC_125K_HF:

        case OSC_250K_HF:

        case OSC_500K_HF:

        case OSC_1M_HF:

        case OSC_2M_HF:

        case OSC_4M_HF:

        case OSC_8M_HF:

        case OSC_16M_HF:   

            while(OSCSTATbits.HFIOFR != 0x01);

            break;

            

        default:

            break;

    }

}

由于MPLAB X IDE单纯的软件仿真无法仿真时钟，所以这一次我们使用调试器来仿真并观察现象。软件仿真时的程序运行时钟频率是预先设置好的，无法后期修改。如下图所示：
仿真.PNG

注：关于时钟相关的仿真，无法使用MPLAB X IDE的软件仿真来观察结果。

工程设置
在工程设置中选择调试器，然后在调试器设置窗口选择使用调试器供电.
注：这个需要根据不同调试器来进行设置，我这里使用的是ICD4调试器
调试器设置.PNG

将程序停止在函数处，此时软件使用默认的时钟500KHZ

通过将CLKOUT引脚接示波器上观察波形就是125KHZ（Fosc / 4）.这个是CLKOUT输出的时钟为系统时钟的4分频
500K默认输出时钟.jpg

从手册中我们也可以知道，MCU复位后的时钟频率
复位输入时钟.PNG

运行完SYSTEM_Initialize()函数
在Set_SysInternal_Freq(OSC_31K25_HF);语句处打一个断点，此时程序只是运行完了SYSTEM_Initialize()函数，但是还没有运行Set_SysInternal_Freq(OSC_31K25_HF);语句，CLKOUT输出波形为MCC软件自动生成的代码中设置的系统频率。

此时频率约1.75MHZ。不知道为啥这个时钟频率不是系统时钟的1/4，即16/4 = 4MHZ。

运行完Set_SysInternal_Freq()函数。

此时系统时钟已经是我们设置的31.25KHZ时钟源为HFINTOSC
31.25KHZ输出时钟.jpg

2021-10-4 20:46

内部时钟源只有三个the 16 MHz High-Frequency
Internal Oscillator (HFINTOSC), 500 kHz (MFINTOSC)
and the 31 kHz Low-Frequency Internal Oscillator
(LFINTOSC)。不能把时钟树上的其他频率混在一块

2021-10-4 20:48

下次可以搞点内部与外部时钟的来回切换。

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