2020年02月16日 | （5）MSP430F5529 统一时钟系统UCS

之前有一点漏说明了，先补充上：还有一个模块时钟源：MODOSC，产生MODCLK时钟源信号，一般只为闪存控制模块和ADC12模块提供服务。

该模块不被使用时自动关闭，任何模块对该时钟源提出使用要求时，MODOSC无需被使能即可响应该请求。430F5529中MODCLK为5MHZ。

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MSP430F5529有多个时钟源，而且很多模块其时钟源都是可以自由选择的。此外，由于一般情况下，系统功耗是和工作频率成正比的，因此有些时候通过选择较低频率的时钟源，在满足正常工作条件下，是可以有效降低功耗的。虽然函数库HAL_UCS.c/h，有完整的各个控制函数，但我觉得对于这一章还是对寄存器直接操作比较简单，因为函数太短、太多了。

3.1统一时钟系统（UCS）的简介

Unified Clock System，UCS。合理的配置时钟，可以达到平衡系统且降低功耗的目的。

MSPF5529时钟系统包含5个时钟源：

①LFXT1 外部低频振荡源，32.768KHZ，可以用作FLL的参照源；

②XT2 外部高频振荡源，4MHZ；

③VLO （Internal very low）内部低耗低频振荡源，典型为10KHZ，精度一般；

④REFO 内部低频参照源，32.768KHZ，常被用作锁相环FLL的基准频率，精度很高，不使用时不消耗电源，其设置往往要参考LPM模式的的设置；

⑤DCO （Internal digitally-controlled）内部数字控制振荡源，一般通过FLL来设置；（很有用，很重要，之后会详细讲）

通常使用3种时钟信号，它们都来自于上述5个信号源：

①ACLK （Auxiliary clock）辅助时钟，其时钟源可由软件控制从XT1、REFOC、VLO、DCO、DCOCLKDIV、XT2里面选取。其中DCOCLKDIV是由DCO经1、2、4、8、16或者32分频得到。注意，ACLK同样可以再次被1、2、4、8、16或者32分频。

②MCLK （Master clock）主时钟，其特性与ACLK一模一样。

③SMCLK （Subsystem master clock）子系统时钟，其特性与ACLK一模一样。

3.2 UCS的操作说明

开机上电时默认的时钟情况为（必须记清楚！！！！）：

ACLK：XT1（低频模式被选择为XT1CLK时钟振荡器，XT1CLK被选择为ACLK的时钟源32.768KHZ）

MCLK：DCOCLKDIV（为1.048576MHZ，DCOCLK=2.097152MHZ）

SMCLK：DCOCLKDIV（为1.048576MHZ）

此外，FLL的参照源默认XT1；

如果连接XT1和XT2的引脚不进行PXSEL的设置，那么这两个时钟源都是无效的；

 REFOCLK、VLOCLK、DCOCLK默认状态下是可用的；

系统稳定后，DCOCLK默认为2.097152MHZ，FLL默认2分频，则MCLK和SMCLK的频率都为1.048576MHZ。（实验三会提到如何计算）

另外，系统复位、系统工作模式LPM的选择都会对UCS有一定影响，这里限制太多，具体可参考TI官方资料UCS部分。LPM以及系统复位下章将会讲到。

关于操作说明的简单总结：（下面基本都是废话，了解即可）

①VLO的选择是最简单的，不需要顾及其它情况；

②REFO的选用，需要参考不同的工作模式，有多种限制；

③XT1和XT2特点相同。使用的时候，不仅要配置与其相连的引脚，还要配置电容，还要注意其本身工作在低频还是高频模式。而且，在不同工作模式下也有不同的要求；

④DCO作为数控振荡器，其频率的调节不仅可以通过自身设定，也可以通过FLL锁相环设定；

⑤FLL锁相环，是变换频率的灵活选择。它既可以设置基准频率，也可以选择分频数，还可以被直接关闭来实现降低功耗等目的；

⑥UCS系统带有时钟信号错误保护机制；

⑦对有严格时序要求的地方，要选择精度高的时钟源，并且做好FLL和DCO部分的调制设置；

⑧不同模式下（有些时钟源是禁止的）的时钟控制图：（只需用到的时候注意一下即可，查表）

3.3 UCS寄存器控制操作

共有10组16位读写寄存器，为UCSCTL0-UCSCTL9。同样支持字和字节操作，即UCSCTL0包括UCSCTL0_H和UCSCTL0_L。

注：凡是标记“Reserved”的位，如果没有特意声明，则读回时都按0处理。

UCSCTL0

DCO  ：DCO频拍选择。选择DCO的频拍并在FLL运行期间（因MOD位的变化）自动调整。DCO 的5个控制位把由DCORSELx选择的DCO频率分为32等份，间隔大约8% 。

MOD：调制位计数器。选择调制类型，所有的MOD位在FLL运行期间自动调整，无需用户干预。

UCSCTL1

DCORSEL：DCO频率范围选择

DISMOD：调制器禁止使能位。0—使能调制器；1—禁止调制器。

UCSCTL2

FLLD：预分频器（即fDCO分频）。000-1分频，001-2分频，010-4分频，011-8分频，100-16分频，101-32分频，110以及111都是备用的，默认为32分频。

FLLN：倍频系数。设置倍频值N，N必须大于0，如果FLLN=0，则N被自动设置为1。

UCSCTL3

SELREF：FLL参考时钟选择。000-XT1，001-待用，默认为XT1，010-REFO，101-XT2，其余均为待用，默认为REFO。

FLLREFDIV：FLL参考时钟分频器。000-1分频，001-2分频，010-4分频，011-8分频，100-12分频，101-16分频，110以及111都是备用的，默认为16分频。

UCSCTL4

SELA：ACLK时钟源选择。 000-XT1，001-VLO，010-REFO，011-DCO，100-DCOCLKDIV，101 -XT2有效时为XT2，否则为DCOCLKDIV 110 、111保留以备后来使用。当XT2有效时默认为XT2CLK，否则默认为DCOCLKDIV 

SELS：SMCLK时钟源选择。设置同SELA

SELM：MCLK时钟源选择。设置同SELA

UCSCTL5

DIVPA：ACLK外部有效输出分频000-1分频，001-2分频，010-4分频，011-8分频，100-16分频，101-32分频，110以及111都是备用的，默认为32分频。

DIVA：ACLK时钟源分频，设置同DIVPA

DIVS：SMCLK时钟源分频，设置同DIVPA

DIVM：MCLK时钟源分频，设置同DIVPA

UCSCTL6

XT2DRIVE：XT2振荡器电流驱动能力调整 ，00 最低电流消耗。XT2振荡器工作在4MHz到8MHz …

XT2BYPASS：XT2旁路选择          0-XT2来源于内部时钟（使用外部晶振）         1-XT2来源于外部引脚输入（旁路模式）

XT2OFF：关闭XT2振荡器        0 -当XT2引脚被设置为XT2功能且没有被设置位旁路模式时，XT2被打开；  1 -当XT2没有被用作时钟源以及没有用作FLL参考时钟时，XT2被关闭。

XTS：XT1工作模式选择  0-低频模式（XCAP定义XIN和XOUT引脚间的电容） 1-高频模式（XCAP位没有被使用）

XCAP：振荡器负载电容选择

SMCLKOFF：SMCLK关闭控制位  0-SMCLK开           1-SMCLK关闭 

XT1OFF：同XT2OFF

UCSCTL7

XT2OFFG：XT2出错时置位，同时OFFIFG也会置位，需要软件清零。

XT1HFOFFG：高频工作模式下XT1出错时置位，同时OFFIFG也会置位，需要软件清零。

XT1LFOFFG：低频工作模式下XT1出错时置位，同时OFFIFG也会置位，需要软件清零。

DCOOFFG：DCO出错时置位，但当DCO=1或31时，也会置位，同时OFFIFG也会置位，需要软件清零。

UCSCTL8

信号请求使能：0-相应的信号请求禁止      1-相应的信号请求允许

UCSCTL9

XT1、XT2旁路模式输入摇摆电平（范围）必须被设置 0-输入范围0~DVCC  1-输入范围0~DVIO

3.4实验总结

实验一：将MCLK和SMCLK配置为REFOCLK、VLOCLK(需要示波器测量)

/* REFOCLK和VLOCLK是芯片默认提供的，只要芯片正常工作，这两个时钟就会正常工作，因此，该时钟配置非常简单，只需要修改UCSCTL4，将SELS和SELM配置为对应的选项VLOCLK或者REFOCLK即可*/

#include  

void main(void){

    WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD;

    P1SEL |= BIT0;//声明有特殊功能，将不被用作普通I/O

    P1DIR |= BIT0;//ACLK输出端，用来测量ACLK频率，外接频率计测

    P2SEL |= BIT2;P2DIR |= BIT2;//SMCLK输出端

    P7SEL |= BIT7;P7DIR |= BIT7;//MCLK用输出端

    //UCSCTL4 = UCSCTL4&(~(SELS_7|SELM_7))|SELS_1|SELM_1; //将SMCLK和MCLK配置为VLOCLK

    UCSCTL4 = UCSCTL4&(~(SELS_7|SELM_7))|SELS_2|SELM_2; //将SMCLK和MCLK配置为REFOCLK

/* UCSCTL4&(~(SELS_7|SELM_7))这一语句相当于先把SELS和SELM清零*/

while(1);

}