ARM芯片的时钟系统详解(S5PV210芯片)
1、时钟介绍
时钟是同步工作系统的同步节拍，时钟的快慢就是我们常说的工作频率，以赫兹(HZ)为单位。时钟系统指导器件的运行，我们分析器件的工作特性时，常常会看器件的时序图，时序图中的时钟周期就是时钟系统来决定的。
2、时钟来源
2.1、 三种时钟配置
1、外部直接输入时钟信号，SoC有个引脚用来输入外部时钟信号，用的很少。
2、外部晶振+内部时钟发生器产生时钟，大部分低频单片机都是这么工作的。
3、外部晶振+内部时钟发生器+内部PLL产生高频时钟+内部分频器分频得到各种频率的时钟。
2.2、S5PV210的时钟来源
S5PV210的时钟来源属于第三种，也可以说复杂的Soc都是第三种，因为复杂Soc的内部器件是很多的，具体原因如下：
1、使用外部晶振的原因：Soc自身是不带晶振的，所以肯定需要外部提供。
2、使用低频晶振的原因：外部的晶振提供的都是低频的信号，像S5PV210芯片就是接的24MHZ的晶振。不接高频晶振是因为高频晶振价格高，而且高频信号的传导辐射比较难控制。就算接高频晶振也不能解决问题，Soc的主频高达1GHZ，就算是高频晶振也达不到这个频率。
3、采用内部时钟发生器：晶振产生的信号不一定满足Soc的需求，所以需要时钟发生器来进行处理才能给后级使用；
4、采用内部PLL：PLL是锁相环，作用就是倍频器，将低频信号变成高频信号。因为外接晶振是低频的，但是Soc需要高频信号，所以要倍频；
5、采用分频器：经过倍频器后时钟信号变成高频信号，但是Soc外接多个外设，每个外设需要的时钟频率是不同的，有的外设需要低频信号，比如串口。所以要用分频器将高频信号，分频成低频信号。
3、时钟和系统性能的关系
参考博客《时钟系统和系统功耗的关系》。
4、时钟和外设编程的关联
外设工作都需要一定频率的时钟信号，但是绝大部分外设自身是没有信号产生的电路的，需要主控芯片提供时钟信号。因此我们程序员可以为每个外设指定时钟来源、时钟分频系统、从而设置这个外设的工作时钟。
5、S5PV210的时钟系统简介
5.1、时钟域
S5PV210芯片的时钟体系比较复杂，主要原因是有太多的外设，并且不同的外设工作要求的时钟频率越相差很大，从几十Hz1GHZ。所以将时钟分成不同的时钟域，每个时钟域的时钟频率都不同，分别对应不同时钟频率需求的外设器件。S5PV210芯片分为三个时钟域：MSYS、DSYS、PSYS。各个时钟域之间是彼此独立的，然后通过BRG（异步总线桥：asynchronous bus bridges）连接起来。
5.1.2、MSYS域
1、MSYS域包含CPU（Cortex-A8内核）、DRAM控制器（DMC0和DMC1）、IRAM&IROM等，都是一些高速的设备。
2、包含的时钟信号：
ARMCLK： 给cpu内核工作的时钟，也就是所谓的主频。
HCLK_MSYS： MSYS域的高频时钟，给DMC0和DMC1使用
PCLK_MSYS： MSYS域的低频时钟
HCLK_IMEM：给iROM和iRAM（合称iMEM）使用
5.1.3、DSYS域
1、都是和视频显示、编解码等有关的模块；
2、包含的时钟信号：
HCLK_DSYS：DSYS域的高频时钟
PCLK_DSYS：DSYS域的低频时钟
5.1.4、PSYS域
1、和内部的各种外设时钟有关，譬如串口、SD接口、I2C、AC97、USB等。
2、包含的时钟信号：
HCLK_PSYS：PSYS域的高频时钟
PCLK_PSYS：PSYS域的低频时钟
SCLK_ONENAND：ONENAND芯片用的
5.2、推荐时钟系统设置值
Values for the high-performance operation:
• freq(ARMCLK) = 1000 MHz
• freq(HCLK_MSYS) = 200 MHz
• freq(HCLK_IMEM) = 100 MHz
• freq(PCLK_MSYS) = 100 MHz
• freq(HCLK_DSYS) = 166 MHz
• freq(PCLK_DSYS) = 83 MHz
• freq(HCLK_PSYS) = 133 MHz
• freq(PCLK_PSYS) = 66 MHz
• freq(SCLK_ONENAND) = 133 MHz, 166 MHz
5.3、时钟体系框图详解
5.3.1、时钟体系框图
5.3.2、PLL器件
1、PLL是锁相环，功能上是倍频器，把低频的时钟信号变成高频时钟信号；
2、PLL有锁存周期，因为PLL是物理器件，不是理想器件，把低频信号输入PLL到PLL输出高频信号，这中间是需要时间的。
5.3.3、MUX器件
1、MUX是多路选择器件，有多个输入和一个输出，在逻辑上相当于或门，实现多选一的功能；
2、控制MUX器件的寄存器有一个状态位，当MUX器件切换输入源时，是需要一定时间的，当切换成功时硬件会将状态位置位，我们需要去读取状态位来判断是否切换完成。
DIV器件
1、DIV是分频器，将高频信号分频成低频信号，Fout=Fin / 分频系数；
2、DIV也有状态位，当修改分频系数时，需要读取状态位来判断修改是否已经生效。
6、时钟设置的关键性寄存器
6.1、xPLL_LOCK寄存器
该寄存器的功能是设定PLL的锁存周期，每个PLL都有一个对应的xPLL_LOCK寄存器。
6.2、xPLL_CON/xPLL_CON0/xPLL_CON1寄存器
1、这些都是PLL的控制寄存器，每个PLL的控制寄存器个数有差异，具体查阅收据手册。其中比较重要的配置：PLL的使能、倍频系数的设置、锁存状态。
2、PLL的倍频参数是PDIV、MDIV、SDIV，最终输出信号FOUT = MDIV X FIN / (PDIV X 2^SDIV-1)。
3、在设置每个PLL的倍频参数时也不是随意设置的，数据手册对不同的频率都有建议值，其实就是让你照着抄，别自己瞎搞。芯片是物理器件，有自己的物理特性，倍频参数并不是只满足上面的计算公式就行。
6.3、CLK_SRCn寄存器
CLK_SRCn寄存器是时钟源控制寄存器，控制时钟信号的来源。对应到时钟框图里，就是控制MUX器件的。
6.4、CLK_SRC_MASKn寄存器
CLK_SRC_MASKn寄存器是MUX的使能控制寄存器，可以禁止/使能MUX器件。
6.5、CLK_DIVn寄存器
CLK_DIVn寄存器是控制DIV分频器的，控制各个DIV分频器的分频系数。
6.6、CLK_GATE_x寄存器
>各个时钟信号的使能控制信号，当需要某个器件停止工作时，可以操作此寄存器将器件使用的时钟信号给禁止掉。
6.7、CLK_DIV_STATn寄存器
表示每个DIV分频器的状态，用来查询当前DIV是否可以输出稳定的时钟信号。
6.8、CLK_MUX_STATx寄存器
表示每个MUX器件的状态，用来查询当前MUX器件的的输入源是哪一个，或者查询当前MUX的参数修改后是否已经稳定。
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