4、时钟与看门狗介绍.ppt

第四讲时钟与看门狗介绍,主要内容,1、TMS320F28335内部时钟2、TMS320F28335外设时钟3、TMS320F28335看门狗4、相关寄存器介绍,CPU控制器的主频是CPU的一个极其重要的性能指标，决定着CPU处理一条基本指令所花费的世间最宝贵的资源时间的多少。主频由时钟信号产生，时钟信号对于数字信息世界来讲，就像上帝，也像我们的人类的脉搏，它是所有运算与处理的源头。时钟源与锁相环电路：时钟信号自然是由时钟信号的源头（简称时钟源）产生，从28335内部的电路原理图中(如图所示)，我们可以看到F28335的时钟源有两种：一、采用外部振荡器为时钟源头（简称外部时钟），是在XCLKIN引脚提供一定频率的时钟信号，也可以通过复用的X1引脚接入，也就是说是由其它数字系统或外部振荡器引入；二、采用F28335内部振荡器作为时钟源（简称内部时钟），在X1与X2之间连接一个晶体，就可以产生时钟源。,TMS320F28335内部时钟,外部时钟源信号接入的方法有两种，分别针对的是电压为3.3V的外部时钟和1.9V的外部时钟。外部时钟源接入方法1：如图所示，3.3V外部时钟源信号直接接入XCLKIN引脚，X1引脚接地，X2引脚悬空不接，系统内高电平不能超过VDDIO，就是3.3V。外部时钟源信号接入方法2：如图所示，1.9V的外部时钟源信号直接接入X1引脚，XCLKIN引脚接地，X2引脚悬空不接，系统内高电平不超过VDD，就是1.9V。,内部时钟源信号接法是我们更常用的接法，如图4.4所示，XCLKIN引脚置地，X1,X2引脚之间直接接入晶振。,TMS320F28335内部时钟,锁相环路是一种反馈电路，锁相环的英文全称是Phase-LockedLoop,简称PLL，可以控制晶振使其相对于参考信号保持恒定相位的电路，使用比较广泛。在数字通信系统中通常用来进行信号调制、在频率合成电路中，来产生特定频率的信号、数据采集电路中用来进行信号的同步。,TMS320F28335内部时钟,锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成。鉴相器用来鉴别输入信号Ui与输出信号Uo之间的相位差，并输出误差电压Ud。Ud中的噪声和干扰成分被低通性质的环路滤波器滤除，形成压控振荡器（VCO）的控制电压Uc。Uc作用于压控振荡器的结果是把它的输出振荡频率fo拉向环路输入信号频率fi，当二者相等时，环路被锁定，称为入锁。维持锁定的直流控制电压由鉴相器提供，因此鉴相器的两个输入信号间留有一定的相位差。,30M的OSCCLK信号经锁相环倍频后，倍频倍数通过寄存器PLLCR进行设置，设置为10，为300M的VCOCLK时钟信号，F28335的时钟频率为150M，所以给CPU核的时候，还要进行一次二分频，分频通过PLLSTS进行设置。至此产生了F28335的150M的时钟信号。,锁相环模块除了为C28X内核提供时钟外，还通过系统时钟输出提供快速和慢速2种外设时钟。如果使能内部PLL电路，那么可以通过控制寄存器PLLCR软件设置系统的工作频率。但是要注意，在通过软件改变工作频率时，必须等待系统时钟稳定后才可以继续完成其他操作。除此之外，每种外设的时钟源都可以通过软件进行使能或者禁止。在具体应用中，为了降低系统功耗，不使用的外设最好将其外设时钟禁止。外设时钟包括快速外设和慢速外设两种。分别通过HISPCP和LOSPCP寄存器进行设置。通过下图中可以看到，C28X内核时钟输出，通过LOSPCP低速时钟寄存器设置预分频，成低速时钟信号LSPCLK,SPI,I2C,MCBSP这些串口通信都是使用的低速时钟信号。通过HISPCP高速时钟寄存器设置预分频，成高速时钟信号HSPCLK,AD模块采用的是高速时钟信号，方便灵活设置AD采样率。通过1/2分频给了eCAN模块。直接输出给了系统控制寄存器模块、DMA模块、EPWM模块、ECAP模块、EQEP模块这些高速外设模块。当然这些外设基本都有自己的预定标时钟设置寄存器，如果预定标寄存器值为0的话，那么LSPCLK等时钟信号就成为了外设实际使用时钟信号。当然要使用这些信号需要在外设时钟寄存器PCLKCR中设置该对应外设使能。,TMS320F28335外设时钟,TMS320F28335外设时钟,TMS320F28335看门狗,意外难免会发生，部分意外发生的时候，系统程序跑飞或进入死循环，系统需要有一定自恢复的功能，这就需要看门狗。意外有很多，如强电类控制电路来说，最让人头疼的就是琢磨不透，抓不着的EMI干扰，以及电源设计，对于软件而言有内存泄漏、程序健壮性等问题。看门狗，又叫watchdogtimer，从本质上来说就是一个定时器电路，一般有一个输入和一个输出，其中的输入叫做喂狗(kickingthedogorservicethedog），输出一般连接到另外一个部分的复位端，在这里就是F28335的复位端。CPU工作正常时，按照设定的程序，每隔一段时间就输出一个信号到喂狗端，实际操作是给看门狗计数器清零，如果超过了一定时间没有信号到喂狗端进行喂狗，来做清零操作，一般就认为程序运行出了意外，不管你的意外类型是什么样的，这时候看门狗电路就会给出一个复位信号给CPU的复位端，使CPU强制复位，从而可能改变程序跑飞或死循环的状态。设计者必须清楚看门狗的溢出时间以决定在合适的时候，清看门狗。清看门狗也不能太过频繁否则会造成资源浪费。在系统设计初以及调试的时候，不建议使用看门狗，因为系统设计初的时候意外的可能性太多，且有些意外是必须处理的，看门狗电路的复位信号很可能会引入更多的困扰。合理利用看门狗电路，我们就可以检测软件和硬件运行的状态，进一步提高系统的可靠性。,TMS320F28335看门狗,F28335上的看门狗计数器是8位的，当其计数到最大值时，看门狗模块产生一个输出脉冲，如果不希望产生脉冲信号，则需要屏蔽看门狗计数器，或在计数器未计到最大值时向看门狗控制寄存器写0X55+0XAA，就能够使看门狗计数器清零，又开始重新计数。看门狗名字很形象，这个狗很规律，这个狗在最大计数时间内，没吃到骨头，它就会叫，它的叫声就会唤醒复位电路，要让它不叫，有两种方法，一种是把这条狗杀了，屏蔽看门狗计数器，另外一种方法，就是不能让这个狗饿的不行，在计数器的值涨到最大值之前就给狗骨头吃，这里的骨头就是在看门狗寄存器里扔0X55+0XAA这样的骨头，吃过骨头后，就又开始重新计数了。,TMS320F28335看门狗,从图可以看到时钟振荡器信号OSCCLK经512分频，在经看门狗预定标器WDCR设置得到看门狗时钟WDCLK，在看门狗使能（由WDCR看门狗控制寄存器控制）的情况下，传给看门狗计数器WDCNTR，WDCNTR是个8位的计数器，其复位端的信号是由XRS外部复位信号与看门狗密钥寄存器WDKEY一起控制，这两个信号是接在或门上输出给计数器复位端，任何一个信号有效都能使得看门狗复位。其中外部复位信号，是低电平有效，除了外部输入信号外，其源头还有1个看门狗自动复位信号，WDRST，该信号是当看门狗发出复位信号的时候，同时发出，也就是看门狗进行强制复位的时候，当然也要把看门狗计数器进行复位。,触发复位信号的有两个信号源，也是通过或门输出，1个就是计数器的输出，还1个是逻辑校验部分，这是看门狗的又一个安全机制，所有访问看门狗控制寄存器（WDCR）的写操作中，响应的校验位WDCHK必须是“101”，否则将会拒绝访问发出复位信号。,TMS320F28335看门狗,复位信号发生器发出复位信号的同时，也发出了了复位中断信号使看门狗能在CPU处在IDLE（空闲模式）/STANDBY（备用模式）下的唤醒定时器。在STANDBY模式下，所有外设都将被关闭，只有看门狗电路还在工作。因为