《钟和系统控制》doc版.docVIP

Measuring our success is your success !第 6 课 F2812 的时钟和控制系统作者：顾卫钢 首先，祝朋友们五一劳动节快乐，也希望大家在节日之后别忘记来 HELLODSP 逛逛，呵呵。利用节假日，大家确实需要出去透透气，卸下平时的紧张与压力，让自己的身心得到放松，以便能够以更好的状态投入到工作和学习中去。我们知道，咱身体的动力源泉来自于心脏，正是心脏一刻不停有规律的跳动，我 们才能有个健康的身体去工作，去学习，去做我们想做的事情。如果我们的身体过度疲劳，或者受到了外 来细菌或者病毒的入侵，就会生病，这时候就会有医生来给我们检查身体，进行医治。其实，DSP 也一样， 当然不仅仅 DSP，其他的控制芯片都一样，都需要一个类似于心脏的模块来提供其正常运行的动力和节奏。 今天，我们就来和大家一起学习 F2812 的“心脏”F2812 的振荡器、锁相环 PLL 和时钟机制。除此之 外，我们还要学习给 DSP 做“身体检查”，以维持其正常工作的看门狗模块。在开始今天的主要内容之前，我们先来说明一点，在后续的课程中，我们会涉及到 2812 内部大量的寄存器单元，由于寄存器的内容和各个位的定义都是固定的，在我们的课程中将不会对寄存器做详细的介 绍，请大家各自参考手中的书籍，查询相关寄存器的内容。1. 振荡器 OSC 和锁相环 PLL为了能够让 F2812 按部就班的执行相应的代码，实现功能，我们得让 F2812“活“起来，得向它不断 的提供规律的时钟脉冲，这一功能就由 F2812 内部的振荡器 OSC 和基于 PLL 的时钟模块来实现了。让我们 一起来看下面的图：图 1 2812 芯片内的 OSC 和 PLL 模块如图所示，2812 基于 PLL 的时钟模块可以采用两种模式，一种是 PLL 未被禁止的情况下（旁路或使能）， 使用外部晶振给 2812 提供时钟信号，使用 X1/CLKIN 引脚和 X2 引脚；另外一种 PLL 被禁止的情况下，旁 路片内振荡器，由外部时钟源提供时钟信号，即将外部振荡器的信号输入到 X1/XCLKN 引脚，此时 X2 引脚 不使用。通常情况下，我们都是采用前面的方式，由外部晶振通过片内 OSC 来产生时钟信号。下面的表格列出了各种 PLL 的配置模式下，时钟输入信号 XCLKIN 和时钟模块输出信号，即送至 CPU1HELLODSP 版权所有 请勿用于商业用途 违者必究的信号 CLKIN 之间的关系：PLL 模式说明CLKINPLL 禁止上电复位时通过将 XPLLDSIS（低电平有效）引脚置低来进入该模式，PLL 模块完全不使能。此时，输入 CPU 的时钟是由外部振荡器直接通 过 X1/XCLKIN 引脚输入的信号。XCLKINPLL 旁路如果 PLL 未处于不使能的状态，上电默认的 PLL 配置（PLLCR 的值为 0）。PLL 自身被旁路，从 X1/XCLKIN 引脚输入的时钟信号先被/2，然后再 送去 CPU。XCLKIN/2PLL 使能通过给 PLLCR 寄存器写一个不为 0 的值来实现 PLL 的使能，时钟信号需要进入 PLL 模块进行 n 倍频，然后再被/2，最后送至 CPU。(XCLKIN*n)/2我们平常使用的是第 3 种方式，即 PLL 使能，从图 1 我们可以看到，通常采用 30M 的晶振来给 2812提供时基。当 PLLCR 的 DIV 位被设置成最大值，即 1010 的时候，CPU 的时钟将达到 150MHZ，是 2812 所能 支持的最大时钟频率，这也是为什么我们会选用 30M 晶振的原因。时钟频率具体的计算如下面所示。 晶振为 30M，PLLCR 的 DIV 位被设置成 1010 时的时钟频率CLKIN=（OSCLKIN*10）/2=(XCLKIN*10)/2=(30M*10)/2=150M Hz2.2812 芯片中各种时钟信号的产生情况2812 芯片内各种时钟信号的产生情况如图 2 所示。CLKIN 是经过 PLL 模块后送往 CPU 的时钟信号，经 过 CPU 分发，作为 SYSCLKOUT 送至各个外设。因此，SYSCLKOUT=CLKIN。图 2 2812 芯片内各种时钟信号的产生情况我们在使用 2812 开发的时候，通常会用到一些外设，例如 SCI,EV,AD 等，要使得这些外设工作，首 要的就是向其提供时钟信号，因此，我们在系统初始化的时候，就需要对使用到的各个外设的时钟进行使 能，例如我的项目里用到了 EVA,SCIA 和 AD 这 3 个外设，那么我们就需要按照下面的程序对这个 3 个外设8HELLODSP 版权所有 请勿用于商业用途 违者必究进行时钟的使能。和时钟使能相关的寄存器是外设时钟控制寄存器 PCLKCR。 使能外设时钟SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIENCLKA=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVAENCLK=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ADCENCLK=1;我们从图 2 上也能看到，SYSCLKOUT 信号经过低速外设时钟预定标寄存器 LOSPCP(取值范围 07)变成了 LSPCLK，提供给低速外设 SCIA、SCIB、SPI、McBSP；SYSCLKOUT 信号经过高速外设时钟预定标寄存器 HISPCP(取值范围 07)变成了 HSPCLK，提供给高速外设 EVA、EVB 和 ADC。当然在各个外设实际使用的时 候，LSPCLK 或者 HSPCLK 还需要经过各个外设自己的时钟预定标，如果外设自己的时钟预定标位的值为 0 的话，则外设实际使用的时钟就是 LSPCLK 或者 HSPCLK。LSPCLK 计算公式LOSPCP=0,LSPCLK=SYSCLKOUT LOSPCP=17,LSPCLK=SYSCLKOUT/（2*LOSPCP） 注：LOSPCP 表示的是 LOSPCP 寄存器中位 2-0 的值HSPCLK 计算公式HISPCP=0,HSPCLK=SYSCLKOUT HISPCP=17,HSPCLK=SYSCLKOUT/（2*HISPCP） 注：HISPCP 表示的是 HISPCP 寄存器中位 2-0 的值或许有朋友会问，LSPCLK 的值有没有可能会比 HSPCLK 的值来的大？也就是说提供给低速外设的时钟 频率反而要比提供给高速外设的时钟频率来的快？从上面的 LSPCLK 和 HSPCLK 的计算公式可以看出，这两 个时钟信号的频率是独立无关的，各自分别取决于 LOSPCP 或者 HISPCP 的值，和其他因素没有关系。当我 们给 LOSPCP 寄存器所赋的值小于给 HISPCP 寄存器所赋的值时，LOSPCP 的值就会大于 HSPCLK 的值。虽然 这完全取决于我们对于寄存器的初始化，但是一般情况下，我们也不会让这样的情况出现的，因为低速外 设的所需要的时钟毕竟要比高速外设所需要的时钟来的慢些，否则就不叫低速外设了或者高速外设了，当 然这些定义也都是相对而言的。3.看门狗（Watch Dog）在介绍 DSP 看门狗的内容之前，先让我们来了解一下 MCU 中看门狗的原理，以便我们能更好的理解 DSP中的开门狗，因为两者之间的原理是类似的。MCU 中看门狗的原理在由 MCU 构成的微型计算机系统中,由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰, 造成程序的跑飞,而陷入死循环,程序的正常运行被打断,由单片机控制的系统无法继续工作,会造 成整个系统的陷入停滞状态,发生不可预料的后果,所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考 虑,便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的芯片,俗称看门狗(watchdog)。看门狗电路的应用，使单片机可以在无人状态下实现连续工作,其工作原理是:看门狗芯片和单片机的一个 I/O 引脚相连,该 I/O 引脚通过程序控制它定时地往看门狗的这个引脚上送入高电平 (或低电平),这一程序语句是分散地放在单片机其他控制语句中间的，一旦单片机由于干扰造成程 序跑飞后而陷入某一程序段 进入死循环状态时,写看门狗引脚的程序便不能被执行,这个时候,看 门狗电路就会由于得不到单片机送来的信号,便在它和单片机复位引脚相连的引脚上送出一个复 位信号,使单片机发生复位,即程序从程序存储器的起始位置开始执行,这样便实现了单片机的自 动复位.看门狗,又叫 watchdog timer,是一个定时器电路, 一般有一个输入,叫喂狗(kicking the do g or service the dog),一个输出到 MCU 的 RST 端,MCU 正常工作的时候,每隔一端时间输出一 个信号到喂狗端,给 W DT 清零,如果超过规定的时间不喂狗,(一般在程序跑飞时),W DT 定时超 过,就回给出一个复位信号到 MCU,是 MCU 复位. 防止 MCU 死机. 看门狗的作用就是防止程序发 生死循环，或者说程序跑飞。2812 中的看门狗原理和上面讲述的 MCU 的看门狗原理是类似的，其作用是为 DSP 的运行情况进行“把 脉”，一旦发现程序跑飞或者状态不正常，便立即使 DSP 复位。2812 的看门狗电路有一个 8 位的看门狗加 法计数器 WDCNTR，无论什么时候，如果 WDCNTR 计数到最大值时，看门狗模块就会产生一个输出脉冲，脉 冲宽度为 512 个振荡器时钟宽度。为了防止看门狗加法计数器 WDCNTR 溢出，我们通常可以采用两种方法： 一种是禁止看门狗，即使得计数器 WDCNTR 无效；另一种就是定期的“喂狗”，通过软件向负责复位看门狗 计数器的看门狗密钥寄存器（8 位的 WDKEY）周期性的写入 0x55+0xAA，紧跟着 0x55 写入 0xAA 能够清除 WDCNTR。写任何其他的值都会使看门狗立即复位。4.如何写系统初始化函数要使得 2812 能够工作，我们在上电开始的时候就需要对 2812 进行系统初始化，以提供其正常运行的 基本条件，例如分配时钟信号。在这里，我们第一次真正开始涉及到程序的编写，开始之前，还是先给大 家介绍一下 CCS 下面 ，与 2812 寄存器设置相关的语句所常用的格式。我们在工程头文件中可以看到，2812 的各个寄存器是以结构体的形式来定义的，因此，对于寄存器相关位的设置语句也是采用的结构体的形式。2812 中相关寄存器设置的格式 通常分为下面三种格式：（1） 对计数器寄存器进行赋值，例如 EVA 下定时器 T1 的计数器 T1CNT。这类寄存器仅是用于存放数 据用的，各个位没有特殊的含义。这种情况下直接给寄存器赋值就可以。EvaRegs.T1CNT=0x0000;（2） 对功能性的寄存器进行设置，这类寄存器的每个位都有具体的功能，例如 EVA 下面的定时器控 制寄存器 T1CON。这时候写程序时通常有两种格式，一种是对整个寄存器进行赋值，用 all，一 种是对寄存器中某个指定的位进行赋值，用 bit，其实现的效果是一样的，都是对寄存器的某个 或者某些位进行了设置。例如将 T1CON 的 TMODE1-TMODE0 设置为 10（二进制），我们可以用下面的两种方式：EvaRegs.T1CON.all=0x1042;0xXXXX 的表示方法等同于 XXXXh，都是表示十六进制方式。我们将 0x1042 展开来变成0001 0000 0100 0010,此时与 TMODE1 对应的位设置成了 1，与 TMDE0 对应的位设置成了0， 这样实现了我们想要的功能，将定时器 T1 的计数模式设置成了连续增模式。（具体 位的定义请大家自行查阅相关寄存器，这里仅是举例说明编程格式） 当然，我们也可以这样写：EvaRegs.T1CON.bit.TMODE=2;这句话同样能够将 TMODE1 和 TMODE0 设置成 1 和 0 ，因为二进制下面的 10 转换成十进制 后就是 2。这种格式可以方便的对寄存器中的某些特定的位进行设置，而不用对同一寄存 内的其他位进行设置。有些朋友可能会郁闷了，寄存器那么多，而且每个寄存器也有那么多的功能位，写程序的时候自己输 的话那得多麻烦啊，怎么能记住这么多寄存器呢？这一点您大可不必烦恼，其实 CCS 里有感应功能，当您 输入相应的寄存器的时候，与其相关的结构下面的所有内容都会通过感应框给您列出来了，您只需要进行 选择就可以了，例如在 CCS 中书写上面对 T1CON 的 TMODE 位进行设置的语句：当输入“evar”的时候，就会有下面的提示：这时候按 TAB 键，刚才输入的“evar”就会被完整的“EvaRegs”代替，如下图所示， 这时候在”EvaRegs”的后面输入“.”则感应框出现，列出了 EVA 下面所有的相关寄存器，我们可以按住向上或者向下的箭头来进行选择哪一个寄存器，在这里，我们选择 T1CON 寄存器，然后 按回车键，T1CON 就被输入进来了，然后我们在 T1CON 的后面再输入“.”，这时候会出现感应框，让您选 择 all 或者 bit。在这里，通过向下键我们选择 bit，然后按回车，然后接着输入“.”，这时候感应框会将 T1CON 所有 的功能位都列出来，和前面的操作一样，我们选择 TMODE 就行了。怎么样？是不是很方便？赶紧打开 CCS 体验一下吧，呵呵。当然所有的这些结构都在工程的头文件里 进行定义了，所以做这些的前提就是工程内得含有相关的头文件。下面我们回归正题，来看看我们的系统初始化函数应该怎么写，需要在系统初始化函数中写哪些内容， 需要注意些什么。系统初始化函数 InitSysCtrl 一般在工程的 DSP28_SysCtrl.c 文件中。 系统初始化函数分析void InitSysCtrl(void)Uint16 i; EALLOW;/仿真读取使能。/ On TMX samples, to get the best performance of on chip RAM blocks M0/M1/L0/L1/H0 internal/ control registers bit have to be enabled. The bits are in Device emulation registers.DevEmuRegs.M0RAMDFT = 0x0300; DevEmuRegs.M1RAMDFT = 0x0300; DevEmuRegs.L0RAMDFT = 0x0300; DevEmuRegs.L1RAMDFT = 0x0300; DevEmuRegs.H0RAMDFT = 0x0300;/固定格式，未见资料介绍，英文说明翻译过来就是：在 TMX 采样时，为了能够使得片内 RAM 模块M0/M1/L0/L1LH0 能够获得最好的性能，控制寄存器的位必须使能，这些位在设备硬件仿真寄存器内。/ Disable watchdog moduleSysCtrlRegs.WDCR= 0x0068;/禁止看门狗，这一句和我们介绍的书写格式有些出入，我想具体的还 和头文件中寄存器的结构定义有关系。/ Initalize PLL SysCtrlRegs.PLLCR = 0xA;/如果外部晶振位 30MHz，则 SYSCLKOUT=(30M*10)/2=150MHz/ Wait for PLL to lockfor(i= 0; i 5000; i+)/延时，使得 PLL 能完成上面语句的操作/ HISPCP/LOSPCP prescale register settings, normally it will be set to default valuesSysCtrlRegs.HISPCP.all = 0x0001;/这一句设定了高速时钟 HSPCLK=150M/2=75M HzSysCtrlRegs.LOSPCP.all = 0x0002;/这一句设定了低速时钟 LSPCLK=150M/4=37.5M Hz/ Peripheral clock enables set for the selected peripherals.SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVAENCLK=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVBENCLK=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIENCLKA=1;/使能了 EVA、EVB、SCIA 的时钟，说明这个工程里将会用到这三个外设，一般您的工程中需要用到哪些外设，就对这些外设的始终进行使能。EDIS;/和 EALLOW 相对关于 EALLOW 和 EDIS 指令的说明，我们的网友 fxw451 在之前发了名为2812 中的 EALLOW 指令让大家对 dsp 有更深的认识一文，进行了详细的阐述，下面是这篇文章的引用，希望能帮助大家理解。2812 中的 EALLOW 指令让大家对 dsp 有更深的认识 开始了编程后，你就会发现了一个问题，为什么每次都有 EALLOW 和 EDIS，这个起什么作用，我们看了 DSP 原理和有关 DSP 的 C 语言编程后，怎么没有说明这个起什么作用呢，就是有的书里说了，也是含糊其辞的，不明白是什么意思。今天我就把 EALLOW 的资料给大家共享一下，一起学习。8 n1 2 _+ J, D7 N# 0 _! JTI 的 DSP 为了提高安全性能，将很多关键寄存器作了保护处理。通过状态寄存器 1（ST1）的位 6设置与复位，来决定是否允许 DSP 指令对关键寄存器进行操作。www.hello dsp. co m, Z1 P0 P! E* b6 C3 V3 w这些关键寄存器包括器件仿真寄存器、FLASH 寄存器、CSM 寄存器、PIE 矢量表、系统控制寄存器、GPIO MUX 寄存器、eCAN 寄存器的一部分。DSP 交流网 DSP 学习第一论坛 DSP 技术应用与推广平台 DS