LPC1114時(shí)鐘配置

要對(duì)LPC1114的時(shí)鐘進(jìn)行配置，必須要了解它的時(shí)鐘結(jié)構(gòu)，先來(lái)看一下它的時(shí)鐘結(jié)構(gòu)圖，如下圖所示。

首先來(lái)看主時(shí)鐘，給主時(shí)鐘（main clock）提供選擇有4個(gè)源，分別是：內(nèi)部RC振蕩器、未倍頻之前的PLL時(shí)鐘、內(nèi)部看門(mén)狗時(shí)鐘、經(jīng)過(guò)PLL倍頻之后的時(shí)鐘。由對(duì)主時(shí)鐘源選擇寄存器（MAINCLKSEL）的操作來(lái)進(jìn)行選擇，同一時(shí)刻只能選擇一種時(shí)鐘做為主時(shí)鐘。下面就給出MAINCLKSEL寄存器的位結(jié)構(gòu)（要注意，因?yàn)長(zhǎng)PC1114是32位的，所以所有的寄存器都是32位的），如下表所示。

前面說(shuō)過(guò)，一般情況下CPU內(nèi)部都是要進(jìn)行倍頻的，因此大多數(shù)時(shí)候該寄存器的值都會(huì)選擇11（0x03），執(zhí)行語(yǔ)句“SYSCON->MAINCLKSEL=0x00000003”就可以了。

接下來(lái)看系統(tǒng)PLL時(shí)鐘，PLL即是頻率鎖相環(huán)的意思，PLL的功能很多，有興趣的可自行參考其它資料，這里主要利用它來(lái)實(shí)現(xiàn)倍頻的功能。從上圖中可以看出，供給PLL選擇的有2個(gè)源，一個(gè)是片內(nèi)RC振蕩器，另一個(gè)是晶體振蕩器。由對(duì)系統(tǒng)PLL時(shí)鐘選擇寄存器（SYSPLLCLKSEL）的操作來(lái)進(jìn)行選擇，同一時(shí)刻只能選擇一種時(shí)鐘做為輸入時(shí)鐘。下面給出SYSPLLCLKSEL寄存器的位結(jié)構(gòu)，如下表所示。

一般情況下，為了提高時(shí)鐘精度都會(huì)選擇01（0x01），以選擇外部晶體振蕩器做為時(shí)鐘輸入。執(zhí)行語(yǔ)句“SYSCON->SYSPLLCLKSEL=0x00000001”就可以了。

在時(shí)鐘結(jié)構(gòu)圖中還可以看出，主時(shí)鐘分成6路供給不同的模塊。其中一路主時(shí)鐘經(jīng)過(guò)系統(tǒng)時(shí)鐘分頻器（SYSAHBCLKDIV）后做為系統(tǒng)時(shí)鐘，提供給AHB。在LPC1114中，只有通用輸入輸出端口（GPIO）需要AHB。為了給不同速度的模塊（如內(nèi)核、存儲(chǔ)器、APB等）提供時(shí)鐘，需要對(duì)SYSAHBCLKDIV寄存器進(jìn)行操作，以對(duì)主時(shí)鐘進(jìn)行分頻。下面給出SYSAHBCLKDIV寄存器的位結(jié)構(gòu)，如下表所示。

從表中可以看出，分頻的最大值是255分頻。一般情況下，系統(tǒng)的默認(rèn)值是1，即為AHB提供不分頻的主時(shí)鐘，也可執(zhí)行語(yǔ)句“SYSCON->SYSAHBCLKDIV=0x00000001”來(lái)實(shí)現(xiàn)。剩余5個(gè)模塊（SPI0、UART、SPI1、WDT、CLKOUT）的時(shí)鐘也像系統(tǒng)時(shí)鐘一樣由主時(shí)鐘來(lái)分頻，只不過(guò)它們默認(rèn)的分頻值為0，即默認(rèn)不提供時(shí)鐘，也就是說(shuō)剩余的5個(gè)模塊默認(rèn)狀態(tài)下不工作，需要的時(shí)候再通過(guò)程序來(lái)打開(kāi)，以降低功耗。

由上述可見(jiàn)，居于Cotex-M0內(nèi)核的CPU由于強(qiáng)化了時(shí)鐘配置，所以在一般情況下要使用該類(lèi)型的CPU，首要的任務(wù)就是為其配置正確的時(shí)鐘。下面就來(lái)討論一下如何通過(guò)程序來(lái)配置LPC1114的時(shí)鐘。

先給出一個(gè)時(shí)鐘初始化的函數(shù)，如下：

void SysCLK_config(void)

{

uint8_t i;

LPC_SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1 << 5); //給系統(tǒng)振蕩器上電

LPC_SYSCON->SYSOSCCTRL = 0x00000000; //系統(tǒng)振蕩器未旁路，1~12MHz輸入

for (i = 0; i < 200; i++) __nop(); //延時(shí)等待振蕩器穩(wěn)定

LPC_SYSCON->SYSPLLCLKSEL = 0x00000001; //PLL輸入選擇外部晶體振蕩

LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN = 0x00;

LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN = 0x01; //先寫(xiě)0后寫(xiě)1更新時(shí)鐘源

while (!(LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN & 0x01)); //等待更新完成

LPC_SYSCON->SYSPLLCTRL = 0x00000013; //M=4、P=2，倍頻后的時(shí)鐘為48MHz

LPC_SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1 << 7); //給PLL上電

while (!(LPC_SYSCON->SYSPLLSTAT & 0x01)); //等待PLL鎖定

LPC_SYSCON->MAINCLKSEL = 0x00000003; //主時(shí)鐘選擇PLL倍頻后的時(shí)鐘

LPC_SYSCON->MAINCLKUEN = 0x00;

LPC_SYSCON->MAINCLKUEN = 0x01; //先寫(xiě)0后寫(xiě)1更新時(shí)鐘源

while (!(LPC_SYSCON->MAINCLKUEN & 0x01)); //等待更新完成

LPC_SYSCON->SYSAHBCLKDIV = 0x00000001; //AHB為1分頻，AHB時(shí)鐘為48MHz

LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= (1<<6); //使能GPIO時(shí)鐘

}

如果使用的是12MHz的外部晶振，該函數(shù)執(zhí)行完后，LPC1114的時(shí)鐘被設(shè)置成為主時(shí)鐘48MHz，AHB時(shí)鐘48MHz，輸入輸出端口（GPIO）時(shí)鐘使能的狀態(tài)。

在上述程序中，PLL輸入選擇寄存器（SYSPLLCLKSEL），主時(shí)鐘選擇寄存器（MAINCLKSEL），AHB分頻選擇寄存器（SYSAHBCLKDIV）均在前面討論過(guò)，下面來(lái)看一下沒(méi)討論過(guò)的寄存器。先看“掉電配置寄存器（PDRUNCFG）”，下表是它的位結(jié)構(gòu)。

從表中可以看出，系統(tǒng)振蕩器和系統(tǒng)PLL在默認(rèn)情況下是掉電的，也就是說(shuō)默認(rèn)它們不處于工作狀態(tài)，要讓它們工作就必須給它們置0上電。所以要通過(guò)執(zhí)行語(yǔ)句“SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1 << 5)”和“SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1 << 7)”來(lái)把SYSOSC和SYSPLL置0。

接下來(lái)看“系統(tǒng)振蕩器控制寄存器（SYSOSCCTRL）”，下表是它的位結(jié)構(gòu)。

從表中可以看出，如果要讓系統(tǒng)振蕩器工作，則其第0位就應(yīng)該選擇0，即不被旁路，只有在從外部直接輸入振蕩信號(hào)的情況下才會(huì)選擇旁路（比如使用有源晶振）。第1位用于選擇外部晶振的頻率范圍，使用12MHz時(shí)該位選擇0。執(zhí)行語(yǔ)句“SYSCON->SYSOSCCTRL = 0x00000000”就可以實(shí)現(xiàn)上述配置，但實(shí)際上復(fù)位后的值就是該配置，也可不執(zhí)行該語(yǔ)句。

從上述程序中還可以看出，在配置了時(shí)鐘后（無(wú)論是PLL時(shí)鐘還是主時(shí)鐘），都需要更新一下才能正常工作。而更新的操作則根據(jù)管方手冊(cè)，必須要給相應(yīng)的允許寄存器“toggle”一下（即先向其寫(xiě)0再緊接著寫(xiě)1）。“系統(tǒng)PLL時(shí)鐘源更新允許寄存器（SYSPLLCLKUEN）”和“主時(shí)鐘源更新允許寄存器（MAINCLKUEN）”的位結(jié)構(gòu)是一樣的，下表是MAINCLKUEN寄存器的位結(jié)構(gòu)。

在主時(shí)鐘源及PLL時(shí)鐘源更改后，要緊接著及時(shí)更新相應(yīng)的允許寄存器才能讓其正常工作。此外還要注意一點(diǎn)，“toggle”后需要查詢(xún)相應(yīng)的允許寄存器是否已更新，若沒(méi)有就需要等待直到其更新為止（例如在更新PLL時(shí)鐘源更新允許寄存器SYSPLLCLKUEN后要執(zhí)行語(yǔ)句“while (!(LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN & 0x01));”，以等待其更新完成）。

接下來(lái)看一下PLL的配置，要讓PLL對(duì)輸入時(shí)鐘進(jìn)行倍頻或分頻，就要配置“系統(tǒng)倍頻控制寄存器（SYSPLLCTRL）”，下表是該寄存器的位結(jié)構(gòu)。

PLL的輸出頻率要符合下面的公式。

Fclkout為PLL的輸出頻率，F(xiàn)clkin為外部晶振的頻率，F(xiàn)CCO的值必須在156MHz ~320MHz之間，M為倍頻的倍數(shù)，P值要符合要求。若以12MHz的晶振做為輸入，系統(tǒng)主時(shí)鐘要為48MHz，則M=4（MSEL=0011），P的值只能取2（PSEL=01）才能滿(mǎn)足公式要求。因此寄存器SYSPLLCTRL的值應(yīng)該為10011（0x13），所以要配置此項(xiàng)只需要執(zhí)行語(yǔ)句“SYSCON->SYSPLLCTRL = 0x00000013”就可以了。

在改變了PLL的倍頻之后，需要查詢(xún)“倍頻狀態(tài)寄存器（SYSPLLSTAT）”，看PLL鎖定了沒(méi)有，若沒(méi)有就需要等待直到其鎖定為止（執(zhí)行語(yǔ)句“while (!(LPC_SYSCON->SYSPLLSTAT & 0x01));”）。下面是“倍頻狀態(tài)寄存器（SYSPLLSTAT）”的位結(jié)構(gòu)。

CPU要對(duì)GPIO進(jìn)行操作，就必須給GPIO時(shí)鐘信號(hào)，即需要使能GPIO的時(shí)鐘。在默認(rèn)情況下GPIO時(shí)鐘是允許的，也可以對(duì)“系統(tǒng)AHB時(shí)鐘控制寄存器（SYSAHBCLKCTRL）”中相應(yīng)的位進(jìn)行操作來(lái)選擇允許時(shí)鐘，下面是該寄存器的位結(jié)構(gòu)。

上述的時(shí)鐘配置程序是最基本的，也是必須的，因此在任何程序開(kāi)始前，都應(yīng)該先調(diào)用該時(shí)鐘配置函數(shù)，以對(duì)LPC1114進(jìn)行基本的時(shí)鐘配置，為后續(xù)程序提供保障。