2019年10月18日 | MSP430F5438时钟系统

要了解一款芯片，最直观的就是官方给的芯片的特点（FEATURES）；要用好一款芯片，就必须从数据手册了解芯片的各个功能；要开发一款芯片，我们就不许从最基本的时钟系统出发。本文着重介绍下MSP430F5438的时钟系统，也是整个5系列的时钟系统，这是我接触的第一款430芯片，如有错误，欢迎指正。

统一时钟系统（ Unified Clock System (UCS) ）为芯片提供不同的时钟，下图可以看出：5438有4个时钟系统，分别是辅助时钟（ACLK），主时钟（MCLK），子系统时钟（SMCLK），以及专用时钟（MODCLK）。

首先看看这些时钟的来源。

除了专用时钟外，他们都可以来至XT1CLK，VLOCLK，REFOCLK，DCOCLK，DCOCLKDIV，XT2CLK，只需要配置对应的寄存器即可应需选择。其中，XT1CLK来至外部的XIN和XOUT管脚通过OSC寄存器得到，通常用32768Hz晶振；VLO（Very-Low-Power Low-Frequency Oscillator）和REFO（Low-FrequencyReference Oscillator）直接由OSC寄存器产生（属于内部时钟）；DCOCLK（Digitally-Controlled Oscillator）和DCOCLKDIV（DCO分频得到）来至FLL（FrequencyLocked Loop）寄存器（属于内部数字时钟）；XT2CLK来至外部的XT2IN和XT2OUT管脚。

在5438芯片PUC（Power up clear）即上电清除过后，UCS（Unified Clock System）默认配置为：

1.• XT1 工作在 LF（Low-Frequency）模式 作为ACLK（与第5条冲突，但手册就是这么写的，我也不懂）；

2.• DCOCLKDIV 作为 MCLK；

3.• DCOCLKDIV 作为 SMCLK；

4.• FLL 工作，而且 XT1CLK 作为FLL的参考时钟（FLLREFCLK）；

5.•XTIN和XTOUT若不配置则作为通用I/O口，XT1禁止；配置后才作为XT1；

6.• XT2IN和XT2OUT作为通用I/O口，XT2禁止。

那么现在就开始配置时钟了。我就选其中一个时钟MCLK（主时钟）的配置讲解，其他的时钟大同小异。

要得到MCLK就得配置上图的寄存器（调整模块）。需要配置的有DIVM（分频选择），SELM（时钟源选择），CPUOFF（关闭CPU，因为是主时钟，所以关闭MLCK就相当于关闭CPU），MCLK_REQEN（MCLK conditional requests条件要求使能），MCLK_REQ（不需要配置，从手册上看作用是：外围模块如果需要其正确的运作需要它自动从UCS模块调整，而不管当前的操作模式）。

下面再讲讲内部时钟源VLO和REFO以及DCO，MODOSC。

REFO是内建的参考时钟，它很稳定，一般作为FLL的时钟基准。MSP430F5438上的REFOCLK是32768Hz。

MODOSC是个专用时钟（我知道可以用在AD采样上），大概5MHz（不知道为什么手册上没有他的资料）。

VLO是一个内建的低频时钟。在5438上，它的频率是6-14kHz。

DCO是Digitally-ControlledOscillator，数控晶振。它可以通过FLL产生频率很高而且比较稳定的时钟。通过配置FLL，它甚至可以产生百兆以上的时钟信号。FLL是FrequencyLocked Loop，锁频环。它能通过反馈稳定DCO的输出，下图是它的框图：

首先它需要一个参考，可以是XT1，XT2，REFO的其中一个，当启用FLL之后（默认启用），图中的DCO，MOD可以不用设置，FLL会自行调整这两个值。DCO输出的频率与以下几个量有关：

FLLD，FLLN，FLLREFDIV，FLLREFCLK

计算公式如下：

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

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

其中

D=1，2，4，8，16，32（对应FLLD=0，1，2，3，4，5）

N=FLLN

n=1，2，4，8，12，16（对应FLLREFDIV=0，1，2，3，4，5）

fFLLREFCLK为REFO，XT1或XT2的实际频率。

时钟系统差不多就这些了，看起来复杂其实挺简单的，自己在板子上动手试试才能了解 到底哪块还没有理解透彻，下面贴出我自己的5438时钟配置。

#include "msp430.h"

int main( void )

{

  // Stop watchdog timer to prevent time out reset

  WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;

  P11DIR = BIT2 + BIT1 + BIT0;              // P11.2,1,0 to output direction

  P11SEL = BIT2 + BIT1 + BIT0;              // P11.2 to output SMCLK, P11.1

                                            // to output MCLK and P11.0 to

                                            // output ACLK

  //ACLK = REFO = 32kHz, MCLK = SMCLK = 25MHz  

  UCSCTL3 |= SELREF__REFOCLK;                      // Set DCO FLL reference = REFO

                                                   //±ØÐëµÄ£¬·ñÔòÒ»Ö±ÓдíÎó±êÖ¾

  UCSCTL4 |= SELA__REFOCLK;         // Set ACLK = REFO 

                                    //ÉèÖÃij¸öʱÖÓΪDCO¾Í»á³ö´í,×Ü»á³öÏÖ´íÎó±êÖ¾

                                    //Ò»°ã¶¼ÓÃDCODIVʱÖÓ°É

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

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

                                            //ûʲôÓã¬ÉèÖöàÉÙ¶¼²»Ó°Ïì

  UCSCTL1 = DCORSEL_7;                      // Select DCO range 25MHz operation 

                                            //ƵÂʵȼ¶£¬¹Ù·½×ÊÁÏ˵×î¸ß135M£¬ÎÒÅÜÁË30M

  UCSCTL2 = FLLD_1 +762;                   // Set DCO Multiplier for 25MHz  

                                            // (N + 1) * FLLRef = Fdco  

                                            // (762 + 1) * 32768 = 25MHz  

                                            // Set FLL Div = fDCOCLK/2 

                                            //2·ÖƵ25M 3·ÖƵ23M 4·ÖƵ11.5M ²»ÖªµÀʲôÇé¿ö

  __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 25 MHz / 32,768 Hz = 782000 = MCLK cycles for DCO to settle  

  __delay_cycles(782000);  

  // Loop until XT1,XT2 & DCO fault flag is cleared  

  do  

  {  

    UCSCTL7 &= ~(XT2OFFG + XT1LFOFFG + XT1HFOFFG + DCOFFG);  

                                            // Clear XT2,XT1,DCO fault flags  

    SFRIFG1 &= ~OFIFG;                      // Clear fault flags  

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

  while(1);                                 // Loop in place

  return 0;

}