ZYNQ的时钟管理系统和配置方法

为了将ZYNQ的PS测的两个核运行频率提升到1GHZ，同时正确的配置我的时钟定时器以及时间戳，需要了解ZYNQ的时钟管理系统和配置方法。

1.ZYNQ PS侧的时钟子系统及默认配置

PS_CLK:系统晶振的时钟，这个是PS端的的时钟来源，经过一个叫PLL的锁相环功能部件，输出到ARM PLL和I/O PLL以及DDR PLL，后续的子部件均由这三个时钟源输出。

这里对于cpu的时钟源选择，由寄存器ARM_CLK_CTRL（0XF8000120）控制，该寄存器时钟源选择的描述如下：

这里cpu的时钟源可以选择是IO还是DDR还是ARM的PLL，关于CPU后续时钟的配置，cpu6x4x3x2x1x这些时钟的配置，有一张更清晰的图，如下：

这里经过选择以后，可以控制输出到arm端的分频系数，这个分频系数在13:8位，然后通过24~27位，选择是否使能cpu各个分频的时钟。

这里各个部件的时钟源都是可以选择的，比如QSPI，可以选择是IO还是DDR还是ARM的PLL，然后再去配置自己的时钟，在节能模式下，可以优化时钟的配置，达到降低功耗的目的，这里不去深究，我的目的就是正确的配置时钟。

比如我的PS_CLK是33.3MHZ,经过PLL的倍频，到了1333MHZ，然后经过6bit的可编程分频系数，也就是ARM_CLK_CTRL的13：8位，这里假设是2，这个系数只能是2,4或者更大的数，不能写1或者3.

这之后假如各个cpux的时钟都使能了，得到的结果就是cpu6x4x = 1333MHZ/2 = 667MHZ,这也是默认的CPU主频，其于依照倍数关系自然可以确认。

这里还要注意的就是有一个CLK_621_TRUE，这个是控制cpu测的各个时钟的倍频关系，如果设置为1，则倍频关系为61，否则为421关系，即41，这个默认我们都是配置621模式。

2.设置ZYNQ CPU工作在1GHZ

由上面的配置信息可知，要提高CPU的工作频率，有两个方法，第一是降低分频系数，及上图中的6bit programmable divider,这是由ARM_CLK_CTRL控制的寄存器，第二是提高前面三个的PLL输出频率，由于分频系数，一般都设置为最低的2，所以要提高cpu的频率，只有想办法提高前面PLL的输出频率，默认是输出1333MHZ，I/O是1G，DDR是1066MHZ；如下图中的配置：

这里对应的fdiv是40，有没有办法可以设置更高的fdiv，办法肯定是有的，zynq对时钟部分提供了可编程的特性，在手册中有program model的介绍，这里对fdiv有一个配置表：

各个时钟源，无论arm pll还是io pll还是ddr pll，都需要遵照这个表中的数据去配置，加入我要将arm cpu的运行频率提高为1GHZ，由于前面提到的divider是2，那么pll输出过来的频率需要为2GHZ。

由于PS_CLK为33.3,那就需要fdiv的倍频系数为60，这样可以达到，这个数值，芯片是支持的，只需要配置pll cp为2，pll res为4，lock cnt为250，那么配置这些只需要如下两个寄存器：

ARM_PLL_CTRL----0xF8000100

ARM_PLL_CFG ---- 0xF8000110

其中ARM_PLL_CTRL：

其中18:12位，就是设置fdiv的值，这个值理论上最小为1最大为66，设置60已经接近极限了，下面的几个位是用来配置的时候重启以及设置旁路模式，也需要关注一下；

ARM_PLL_CFG 

这个寄存器就是需要按照上面的表，当fdiv为60的时候，pll_cp和pll_res以及lock_cnt的值填写进去。

整体配置思路如下：

设置

ARM_CLK_CTRL----0xF8000120

设置分频为2，选择arm PLL,使能各个倍频输出

ARM_PLL_CTRL----0xF8000100

设置FDIV为60

ARM_PLL_CFG ---- 0xF8000110

设置LOCK PLL_CP PLL_RES分别为250,2,4

具体过程：

step1:确认该寄存器可以解锁锁定

step2:设置以上三个寄存器

step3：将PLL设置为旁路模式

step4：重启PLL，reset置位

step5:重启PLL，reset清零

step6:设置为非旁路模式，使得pll输出工作

经过测试，我校准了udelay，测试了时间戳和sleep等接口，均准确：

CPU Freq Get Test!

cpu freq = 1000.00 Mhz

Sleep[tick] 5S:[5000.000000]ms

Sleep[timestamp] 1S:[994.901318]ms

udelay[100ms]:[100.012590]ms

udelay[100us]:[100.224000]us

CPU频率的计算公式：

cpu frequency = PS_CLK*FDIV/DIVIDER*1.0

3.定时器的时钟来源

在cortex a9的官方手册，以及zynq7000 ug585手册中，时钟定时器的来源为cpu3x2x，所以当主频改变为1GHZ的时候，cpu2x3x的频率也需要修改为499MHZ,这样系统的定时器功能才正常。

审核编辑：刘清