2019年10月18日 | 浅谈msp430f5529入门(2)——时钟配置、例程分析

前天写了关于DCO，FLL的一些问题，而其他的如XT1，XT2和1xx系列几乎没有区别，而且相比比较简单，就不另外讨论了。现在总结一下55系列的时钟配置，我以TI官网提供的例程为例子进行分析，只要肯折腾，收获是不会少的。而且我发现了例程里的注释有错误，可能会给大家带来学习时的困扰，我在下文会指出。

有人可能会问TI的例程怎么找，我在这里也说一下。在TI官网搜索需要的芯片，在结果的右边会有该芯片的资料，点进去后找到“工具和软件”，点它之后再软件的培训内容里可以找到例程下载，就是名字里有examples的zip。

呵呵，可能已经有人这么尝试过了，但F5529的这里并没有例程。不过这并不表明TI没有提供5529的例程。另辟蹊径吧骚年，我估摸着一个系列的例程都是通用的，于是就再搜了一遍5526，结果就在那里找到了55xx的例程，也就是我下面要分析的例程。

例程下载链接

-----------------------------------可以开宰了------------------------------------

包里有关时钟配置的例程一共有9个，其实弄好前面几个，后面只是大同小异而已。

（1）首先，第一个，最简单的一个，因为它根本就没有配置时钟......不过，它还是很有用，因为它给我们呈现了单片机上电后的时钟状况。

//   ACLK = REFO = 32.768kHz, MCLK = SMCLK = Default 1MHz

#include

int main(void)

{

  volatile unsigned int i;

  WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD;                   // Stop WDT

  P1DIR |= BIT1;                            // P1.1 output

  P1DIR |= BIT0;                            // ACLK set out to pins

  P1SEL |= BIT0;                            

  P2DIR |= BIT2;                            // SMCLK set out to pins

  P2SEL |= BIT2;                            

  P7DIR |= BIT7;                            // MCLK set out to pins

  P7SEL |= BIT7;                              

  while(1)

  {

    P1OUT ^= BIT1;

    __delay_cycles(60000);                  // Delay

  }

}

        博主我刚开始学时就很纠结这PUC后的默认时钟状况：

After a PUC, the UCS module default configuration is:

• XT1 in LF mode is selected as the oscillator source for XT1CLK. XT1CLK is selected for ACLK.

• DCOCLKDIV is selected for MCLK.

• DCOCLKDIV is selected for SMCLK.

• FLL operation is enabled and XT1CLK is selected as the FLL reference clock, FLLREFCLK.

• On devices that have XIN and XOUT shared with general-purpose I/O, XIN and XOUT pins are set to

general-purpose I/Os and XT1 remains disabled until the I/O ports are configured for XT1 operation. If

XIN and XOUT are not shared with general-purpose I/O, XT1 is enabled.

• When available, XT2IN and XT2OUT pins are set to general-purpose I/Os and XT2 is disabled.

刚上电后，说是ACLK和FLL默认以XT1为源，但你又不打开XT1，那问题纠结了我很久，用示波器测试测得ACLK是大约327668Hz,但使用手册后面有说这两个时钟在XT1LF失效后会转向REFOCLK，它是内部的32768Hz的时钟（那时我还没看- -||）。

真相就是这么一回事：

这是我用CCS仿真调试时暂停截的图，图示程序已经执行到while(1)里了，打开寄存器窗口看到XT1LFOFFG和DCOFFG置1了。前者被置位就是因为ACLK和FLL处于默认状态一直在向XT1取源，而XT1被禁止失效所以XT1LFOFFG被置位了，而程序还能跑就是因为XT1LF失效时它们两个时钟暂时向REFOCLK取源。后者为什么也置1了呢？它没有向XT1取源啊。呵呵，上一章说过，默认状态的DCO由FLL稳定，而FLL的时钟源XT1出问题所以DCOFFG就置1了。

因此，即使大家不需要调整单片机的时钟，在程序的开头也请先配置一下时钟，养成这个习惯，至少把XT1打开，因为XT1比REFOCLK稳定多了。

(2)第二个例程，很值得去折腾，它设置了FLL来稳定DCO到8MHz。噢不！是16MHz.

//   ACLK = REFO = 32kHz, MCLK = SMCLK = 8MHz

#include

int main(void)

{

  volatile unsigned int i;

  WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD;                   // Stop WDT

  P1DIR |= BIT1;                            // P1.1 output

  P1DIR |= BIT0;                            // ACLK set out to pins

  P1SEL |= BIT0;                            

  P2DIR |= BIT2;                            // SMCLK set out to pins

  P2SEL |= BIT2;                            

  P7DIR |= BIT7;                            // MCLK set out to pins

  P7SEL |= BIT7;           

  UCSCTL3 = SELREF_2;                       // Set DCO FLL reference = REFO

  UCSCTL4 |= SELA_2;                        // Set ACLK = REFO

  UCSCTL0 = 0x0000;                         // Set lowest possible DCOx, MODx

  // Loop until XT1,XT2 & DCO stabilizes - In this case only DCO has to stabilize

  do

  {

    UCSCTL7 &= ~(XT2OFFG + XT1LFOFFG + DCOFFG);

                                            // Clear XT2,XT1,DCO fault flags

    SFRIFG1 &= ~OFIFG;                      // Clear fault flags

  }while (SFRIFG1&OFIFG);                   // Test oscillator fault flag

  __bis_SR_register(SCG0);                  // Disable the FLL control loop

  UCSCTL1 = DCORSEL_5;                      // Select DCO range 16MHz operation

  UCSCTL2 |= 249;                           // Set DCO Multiplier for 8MHz

                                            // (N + 1) * FLLRef = Fdco

                                            // (249 + 1) * 32768 = 8MHz

  __bic_SR_register(SCG0);                  // Enable the FLL control loop

  // Worst-case settling time for the DCO when the DCO range bits have been

  // changed is n x 32 x 32 x f_MCLK / f_FLL_reference. See UCS chapter in 5xx

  // UG for optimization.

  // 32 x 32 x 8 MHz / 32,768 Hz = 250000 = MCLK cycles for DCO to settle

  __delay_cycles(250000);

  while(1)

  {

    P1OUT ^= BIT0;                          // Toggle P1.0

    __delay_cycles(600000);                 // Delay

  }

}

18和19行，将这两个时钟的时钟源取为了REFO，这样，就没有任何时钟在向XT1请求时钟源，DCO也没有问题，故而下面的do{}while语句能通过。这个语句就是检测时钟有没有问题，如果晶体正在起振，还没有达到工作状态，会在这个循环里等待晶体起振完毕。XT2OFFG,XT1LFOFFG,DCOFFG,OFIFG都必须由软件清零。另外，POR后，OFIFG是被置位了的。

比如我把UCSCTL4 |= SELA_2;注释掉，这样，ACLK也会向REFO申请时钟源，但程序运行下来就并不一样了。

它会卡在这个循环里出不去，和上面（1）的情况一样，ACLK的寄存器里的默认值还是在向XT1申请时钟源，XT1不干活，XT1LFOFFG就置位了。

20行那里其实可以不配置，因为默认就已经是0x0000，而FLL会自动调整UCSCTL0。

这个程序的精髓就在于30-35这4行（啊咧？4行？），这是配置FLL的标准流程，在调整有关FLL的寄存器前，无比要先禁止FLL，不然可能会产生不可预料的结果。

上一章说到，用FLL稳定DCO，只要设置好FLL的时钟，再就是配置DCORSEL和FLLN就好了。利用公式：

      ·fDCOCLK= D × (N + 1) × (fFLLREFCLK÷ n)

        ·fDCOCLKDIV= (N + 1) × (fFLLREFCLK÷ n)

就可以计算出所需的值，纳尼？这和注释里的不一样？呵呵，是的，真的是注释错了。程序里(249 + 1) * 32768 = 8MHz计算的是fDCOCLKDIV！而不是注释里写的fDCOCLK!而注释里的那条看起来像公式的根本就不是个东西！

那为什么我测出来的真的是它说的大约8MHz呢？呵呵，因为它说错了，SMCLK并没有使用DCOCLK，它还是默认地使用了DCOCLKDIV，所以那条式子计算出来的的的确确是SMCLK的频率，但因为它错了两次，1.(N + 1) * FLLRef = Fdco.2.SMCLK使用DCOCLK。所以就被它绕回来了。没想到堂堂TI的例程，也会出错。被我这菜鸟抓到了。

为了揭穿TI的真面目，我把19行改为了

UCSCTL4 &= ~SELS_4;   //取消默认的SELS_4

UCSCTL4 |= SELA_2 + SELS_3;               //设置SMCLK = DCO

测了一下SMCLK，16.828MHz，是接近计算值，结论正确！所以大家在计算使用DCO时要注意DCODIV的存在，在我感觉，DCODIV更像是老大。

而后我把目光盯向了DCORSEL，因为看的资料一直在说只要把公式里面4个量设置好就可以得到想要的DCO或DCODIV频率。那还设置DCORSEL干嘛？

于是，我把UCSCTL1 = DCORSEL_5;注释掉了，RCORSEL默认值是RCORSEL_2，再调试了一遍。

发现DCOFFG被置位了，而SMCLK得频率只有2.456MHz，不是计算值呀！

DCORSEL的作用是设定DCO的频率范围，详见datasheet里的下面这表：

可以看到，DCORSEL = 2时，DCO最大最大也就7.38MHz，没有达到我们要的16点多MHz。

也就是说，就算是使用FLL来稳定DCO，DCO大概的范围即DCORSEL还是需要设置的！

于是，我有把DCORSEL = 3，调了一次

DCOOFFG还是被置位了，SMCLK频率只有4.654MHz，看表，DCORSLE = 3时DCO最大是14.0，还没有达到计算值。

在把DCORSEL设置为4之后，一切都正常了，5,6,7都试过没问题，计算值16.384MHz包含在这些范围里面。所以结论是正确的！还是那句话：就算是使用FLL来稳定DCO，DCO大概的范围即DCORSEL还是需要设置的！这个范围只需要包含目标值就行。

（3）例程2终于被我折腾完了，后面的例程不过是换了下时钟源换了下频率，已经没多少研究的价值，不过这些是我都看了一遍之后的结论。

在例程3和4里，还是设置FLL，不过是3里面换了下数值，do{}while放下面而已，还是使用DCODIV，注释还是错的......

4里面启用了XT1，用了这3句代码：

  P5SEL |= BIT4+BIT5;                       // Port select XT1

  UCSCTL6 &= ~(XT1OFF);                     // XT1 On

  UCSCTL6 |= XCAP_3;                        // Internal load cap

        打开XIN和XOUT

置0XT1OFF

老实说电容我不知道怎么选，不过这里选了12pf，那就12pf吧。其实上电后XCAP里的值默认就是XCAP_3，所以这里可以不配置

启用了XT1别忘了要等它起振：

  // Loop until XT1 fault flag is cleared

  do

  {

    UCSCTL7 &= ~XT1LFOFFG;                  // Clear XT1 fault flags

  }while (UCSCTL7&XT1LFOFFG);               // Test XT1 fault flag

其他的没什么了，说一下XT1的牛逼，这里ACLK和SMCLK的计算值分别是

ACLK = 32768Hz, SMCLK = 2457600Hz。

我测出来的是

ACLK = 32767.5Hz, SMCLK = 2457560Hz。

非常高的精密度，而且非常稳定，数值就没有变化过。相比起使用REFO时的频率总是会有百分之零点几到一点几的误差而且会有波动，当然是XT1更胜一筹。

（4）好了，写了这么多，能分享的就是这些了，关于时钟这一块，就到此结束吧。