时钟是单片机运行的基础,是同步单片机各个模块工作时序的最小时间单位。时钟的速度取决于外部晶振或内部RC振荡电路。单片机拥有丰富的外设,但实际使用的时候只会用到有限的外设,且有的外设需要高速时钟提升性能,有的外设需要低速时钟降低功耗或提高抗干扰能力,因此单片机采用多种时钟源来解决此问题。 下面将详细介绍如何配置CW32L083产品的系统时钟。 CW32L083一共有5个系统时钟来源LSI,LSE,HSI,HSE,PLL;可以按照时钟频率分为高速时钟源和低速时钟源,也可根据来源分为内部时钟源和外部时钟源。 • 外部高速时钟(HSE) • 外部低速时钟(LSE) • 内部高速时钟(HSI) • 内部低速时钟(LSI) • 锁相环时钟(PLL) 锁相环时钟由HSE时钟或HSI时钟经锁相环PLL倍频(2~12 倍)产生。 下图为CW32L083的系统内部时钟树,由图可以看到HSI时钟是由内部高速RC振荡器HSIOSC经过分频后产生的,分频系数是通过内置高频时钟控制寄存器SYSCTRL_HSI的DIV位域进行设置,有效分频系数为1,2,4,6,8,10,12,14,16。系统时钟SysClk可选的5个时钟源如上文所示。 图:CW32L083的系统内部时钟树 SysClk分频可以产生高级高性能总线时钟HCLK,作为M0+内核,SysTick,DMA,FLASH,CRC,GPIO等模块的配置时钟及工作时钟,分频系数是通过系统控制寄存器SYSCTRL_CR0的HCLKPRS位域设置,有效分频系数为2^n(n = 0~7)。而外设时钟PCLK,是由HCLK经过分频产生,通过配置系统控制器SYSCTRL_CR0的PCLKPRS位域设置,有效的分频系数为2^n(n= 0~3),可作为GTIM,BTIM,ATIM等定时器以及SPI,I2C,UART等外设的配置时钟和工作时钟。CW32L083还有两个低速时钟源,RC10K的时钟可作为独立看门狗的计数时钟以及GPIO端口中断输入信号的滤波时钟使用,RC150K时钟可以作为LVD和VC数字滤波模块的滤波时钟以及GPIO端口中断输入信号的滤波时钟使用。
CW32L083默认系统时钟为HSIOSC的6分频,即8MHz时钟,下面介绍时钟配置方法,CW32L083有丰富的时钟配置函数,内部FLASH存储器支持最快24MHz频率的操作时钟,当配置HCLK频率大于24MHz时,需要通过FLASH控制寄存器FLASH_CR2的WAIT位域来配置插入等待HCLK周期个数。大于24MHz,小于等于48MHz时,需要插入2个等待周期;大于48MHz时,需要插入3个等待周期。
1.HSI的时钟配置 在HSI小于等于24MHz的时候,可以不用配置FLASH等待周期 RCC_HSI_Enable( RCC_HSIOSC_DIV2 ); //内部高速时钟2分频SysClk=24MHz RCC_HSI_Enable( RCC_HSIOSC_DIV6 ); //内部高速时钟6分频SysClk=8MHz,当HSI配置大于24MHz的时候,需要配置FLASH等待周期
__RCC_FLASH_CLK_ENABLE(); //使能FLASH配置时钟 FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2); //频率大于24MHz,小于48MHz需要配置FlashWait=2 RCC_HSI_Enable(RCC_HSIOSC_DIV1); //内部高速时钟1分频SysClk=48MHz
2.HSE的时钟配置 RCC_HSE_Enable(RCC_HSE_MODE_OSC,16000000,RCC_HSE_DRIVER_NORMAL,RCC_HSE_FLT_CLOSE); //开启HSE时钟,HSE的频率范围为4MHz-32MHz RCC_SysClk_Switch( RCC_SYSCLKSRC_HSE ); //切换系统时钟为外部高速时钟
3.LSI的时钟配置 RCC_LSI_Enable(); //开启内部低速时钟LSI RCC_SysClk_Switch( RCC_SYSCLKSRC_LSI ); //切换系统时钟到LSI
4.LSE的时钟配置 RCC_LSE_Enable(RCC_LSE_MODE_OSC,RCC_LSE_AMP_LARGER,RCC_LSE_DRIVER_LARGER); //开启外部低速时钟LSE RCC_SysClk_Switch( RCC_SYSCLKSRC_LSE ); //切换系统时钟到LSE
5.PLL的时钟配置 CW32L083的PLL输入可以是HSI和HSE,下面以HSE为例 RCC_HSE_Enable( RCC_HSE_MODE_OSC, 16000000, RCC_HSE_DRIVER_NORMAL, RCC_HSE_FLT_CLOSE ); //开启外部高速时钟HSE,频率需要根据实际晶体频率进行填写
RCC_AHBPeriphClk_Enable(RCC_AHB_PERIPH_FLASH,ENABLE); RCC_PLL_Enable(RCC_PLLSOURCE_HSEOSC,16000000,RCC_PLL_MUL_2); //开启PLL,PLL输入为HSE FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2); //频率大于24MHz,小于等于48MHz需要配置FlashWait=2 RCC_SysClk_Switch( RCC_SYSCLKSRC_PLL ); //切换系统时钟到PLL
上面所描述的是用库函数来配置CW32L083的系统时钟,接下来举例用寄存器来配置64MHz的系统时钟,思路是先将HSIOSC六分频得到8MHz的HSI,然后通过PLL倍频至64MHz。
//开启HSI时钟 CW_SYSCTRL->HSI=(5<<SYSCTRL_HSI_DIV_Pos)|(*((volatile uint16_t*)RCC_HSI_TRIMCODEADDR)); //这里的SYSCTRL_HSI_DIV_Pos是SYSCTRL_HSI控制寄存器控制HSI分频的位。 CW_SYSCTRL->CR1 |= SYSCTRL_BYPASS | SYSCTRL_CR1_HSIEN_Msk; //开启 HSI while((CW_SYSCTRL->HSI&SYSCTRL_HSI_STABLE_Msk)!=SYSCTRL_HSI_STABLE_Msk) //Wait stable { ; }
//设置PLL参数 CW_SYSCTRL->PLL = (RCC_PLL_WAITCYCLE_16384 | \ ((uint32_t)(0x07 << SYSCTRL_PLL_FREQOUT_Pos)) | \ ((uint32_t)(0x08 << SYSCTRL_PLL_MUL_Pos)) | \ ((uint32_t)(0x01 << SYSCTRL_PLL_FREQIN_Pos)) | \ ((uint32_t)(0x03 << SYSCTRL_PLL_SOURCE_Pos)));
// SYSCTRL_PLL_FREQOUT_Pos是PLL输出时钟频率范围配置因为是输出64MHz,需要设置为1xx // SYSCTRL_PLL_MUL_Pos是PLL倍频系数配置位域,因为本例需倍频8倍,设置为0x08 // SYSCTRL_PLL_FREQIN_Pos是PLL输入时钟频率范围配置,本例HSI经分频之后为8MHz,设置为01 // SYSCTRL_PLL_SOURCE_Pos是PLL输入时钟来源选择,HSI时钟,设置为11
//使能PLL CW_SYSCTRL->CR1 |= SYSCTRL_BYPASS | SYSCTRL_CR1_PLLEN_Msk; //Enable PLL
//等待PLL时钟稳定 while((CW_SYSCTRL->PLL&SYSCTRL_PLL_STABLE_Msk)!=SYSCTRL_PLL_STABLE_Msk) { ; }
CW_SYSCTRL->AHBEN_f.FLASH = 1; CW_FLASH->CR2 = 0x5A5A0000 | ((uint32_t)0x00000002); //频率为64MHz,配置3个等待周期。
//转换时钟 CW_SYSCTRL->CR0 = ((((CW_SYSCTRL->CR0 & (~SYSCTRL_BYPASS_MASK)) | SYSCTRL_BYPASS) & (~SYSCTRL_CR0_SYSCLK_Msk)) | ((0x00000002U)));
RCC_SystemCoreClockUpdate(RCC_Sysctrl_GetHClkFreq());
配置完成之后,可以通过RCC_PLL_OUT(),看到输出频率。除了上述功能,CW32L083还可以通过配置GPIO口直接输出时钟端口,方便用户进行测试。 RCC_HCLK_OUT() //PA04输出HCLK时钟 RCC_PCLK_OUT() //PA03输出PCLK时钟 RCC_HSE_OUT() //PC15输出HSE时钟 RCC_HSI_OUT() //PB00输出HSI时钟 RCC_LSE_OUT() //PB12输出LSE时钟 RCC_LSI_OUT() //PD05输出LSI时钟 RCC_PLL_OUT() //PC13输出PLL时钟
以上是CW32L083时钟部分的介绍,CW32其他型号亦可参考此篇文档。
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