【合宙Air105开发板试用体验】Air105的时钟和延迟函数

本文来源电子发烧友社区，作者：Michael， 帖子地址：https://bbs.elecfans.com/jishu_2287602_1_1.html

Air105 的时钟

高频振荡源

• 芯片支持使用内部振荡源, 或使用外置12MHz晶体
• 芯片上电复位后 ROM boot 启动过程基于内部12MHz的振荡器
• 芯片内部集成的12MHz振荡源精度为±2%, 精度一般
• 使用外置12MHz晶体, 需要软件切换
• 经过PLL倍频后为系统提供输入
• 倍频后的PLL时钟频率可通过寄存器进行配置，可选频率为：108MHz, 120MHz, 132MHz, 144MHz, 156MHz, 168MHz, 180MHz, 192MHz, 204MHz

分频结构

PLL_CLK
外部 XTAL12M 或 内部 OSC12M -> 直通, 或PLL产生 108MHz - 204MHz

FCLK / CPU_CLK
PLL_CLK -> 2bit分频(0, 2分频, 4分频) -> FCLK
FCLK就是主程序循环的时钟

HCLK
FCLK -> 1bit分频(默认=1, 2分频) -> HCLK
当 FCLK 小于 102MHz 时不分频, 否则2分频

PCLK
HCLK -> 1bit分频(默认=0, 不分频) -> PCLK (外设频率)
PCLK 是大部分外设 tiMER, ADC, SPI, WDT, GPIO, I2C, UART 的时钟

QSPI
FCLK -> 3bit分频(默认=3, 4分频) -> QSPI

低频振荡源

• 芯片安全区基于内部32KHz，RTC默认基于内部OSC 32K, 使用外部XTAL 32K需要软件切换
• 支持内部或外部32KHz输出

时钟结构

(外部或内部 32K RTC OSC) -> SYSTICK
内部 32K OSC -> Security

时钟设置

以下代码基于 air105_project 的库函数 https://gitee.com/iosetting/air105_project

寄存器

寄存器手册 Air105芯片数据手册_1.1.pdf

寄存器的基础地址, 定义在 air105.h

1. #define AIR105_FLASH_BASE                       (0x01000000UL)                /*!< (FLASH     ) Base Address */
2. #define AIR105_SRAM_BASE                        (0x20000000UL)                /*!< (SRAM      ) Base Address */
3. #define AIR105_PERIPH_BASE                      (0x40000000UL)                /*!< (Peripheral) Base Address */
4.  
5. #define AIR105_AHB_BASE                         (AIR105_PERIPH_BASE)
6. #define AIR105_APB0_BASE                        (AIR105_PERIPH_BASE + 0x10000)
7.  
8. #define SYSCTRL_BASE                            (AIR105_APB0_BASE + 0xF000)

复制代码

SYSCTRL_BASE

地址 = 外设基础地址 0x40000000UL + APB0 偏移 0x10000 + SYSCTRL 偏移 0xF000
范围 [0x4001_F000, 0x4001_FFFF]

时钟振荡源

振荡源选择

1. SYSCTRL_SYSCLKSourceSelect(SELECT_EXT12M);

复制代码

12MHz 时钟来源选择： 0:片外 XTAL, 1:片内 OSC

1. void SYSCTRL_SYSCLKSourceSelect(SYSCLK_SOURCE_TypeDef source)
2. {
3. assert_param(IS_SYSCLK_SOURCE(source));
4.    
5.     switch (source)
6.     {
7.     case SELECT_EXT12M:
8.         // FREQ_SEL 是一个32bit的寄存器, 先与补码(清零第12位), 然后写入值(0)
9.         SYSCTRL->FREQ_SEL = ((SYSCTRL->FREQ_SEL & (~SYSCTRL_FREQ_SEL_CLOCK_SOURCE_Mask)) | SYSCTRL_FREQ_SEL_CLOCK_SOURCE_EXT);
10.         break;
11.    
12.     case SELECT_INC12M:
13.         // 先与补码(清零第12位), 然后写入值(1)
14.         SYSCTRL->FREQ_SEL = ((SYSCTRL->FREQ_SEL & (~SYSCTRL_FREQ_SEL_CLOCK_SOURCE_Mask)) | SYSCTRL_FREQ_SEL_CLOCK_SOURCE_INC);
15.         break;
16.     }
17. }

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时钟频率

设置使用默认的内部时钟HSI(Internal clock)

1. void SystemClock_Config_HSI(void)
2. {
3.     // 设置CPU频率, 直接选择, 不需要计算
4.     SYSCTRL_PLLConfig(SYSCTRL_PLL_204MHz);
5.     // 分频后产生 FCLK -> 这是主程序的时钟
6.     SYSCTRL_PLLDivConfig(SYSCTRL_PLL_Div_None);
7.     // 分频产生 HCLK, 如果 FCLK > 102MHz 则无论如何设置, 都会被二分频
8.     SYSCTRL_HCLKConfig(SYSCTRL_HCLK_Div2);
9.     // 分频产生 PCLK -> 这是大部分外设的时钟
10.     SYSCTRL_PCLKConfig(SYSCTRL_PCLK_Div2);
11.     QSPI_SetLatency((uint32_t)0);
12. }

复制代码

PLL分频的选项

1. #define SYSCTRL_PLL_Div_None                       ((uint32_t)0x00)
2. #define SYSCTRL_PLL_Div2                           ((uint32_t)0x01)
3. #define SYSCTRL_PLL_Div4                           ((uint32_t)0x10)

复制代码

设置 SysTick

1. void Delay_Init(void)
2. {
3.     SYSCTRL_ClocksTypeDef clocks;
4.  
5.    SYSCTRL_GetClocksFreq(&clocks);
6.    SysTick_Config(clocks.CPU_Frequency / 1000000);   ///< 1us
7. }

复制代码

调用 SysTick_Config 将单个 SysTick 设置为 1 us.
也可以直接使用SYSCTRL->HCLK_1MS_VAL * 2 / 1000这个变量代表了当前时钟配置下, 1ms需要的HCLK时钟周期, 根据当前FCLK是否大于108MHz 确定是否要乘以2.
之后就会每隔1us调用 SysTick_Handler(void), 在这里设置 32bit g_current_tick 递增, 可以用于延时控制. 因为32bit数的限制, 1.2个小时后会溢出, 所以这里有一个延迟的极限.

1. void SysTick_Handler(void)
2. {
3.     g_current_tick++;
4. }

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延迟函数

为避免溢出造成的延迟错误, 需要做一个判断

1. uint32_t get_diff_tick(uint32_t cur_tick, uint32_t prior_tick)
2. {
3. if (cur_tick < prior_tick)
4. {
5. // 如果当前值比前值还小, 说明发生了溢出, 用当前值加上原值取反(即原值离溢出的距离)
6. return (cur_tick + (~prior_tick));
7. }
8. else
9. {
10. return (cur_tick - prior_tick);
11. }
12. }

复制代码

延迟函数

1. void Delay_us(uint32_t usec)
2. {
3. uint32_t old_tick;
4.  
5. old_tick = g_current_tick;
6. while (get_diff_tick(g_current_tick, old_tick) < usec);
7. }
8.  
9. void Delay_ms(uint32_t msec)
10. {
11. uint32_t old_tick;
12.  
13. old_tick = g_current_tick;
14. while (get_diff_tick(g_current_tick, old_tick) < (msec * 1000));
15. }

复制代码

代码

代码地址: https://gitee.com/iosetting/air105_project

可以使用Keil5 MDK 直接打开 Demos 目录下的示例项目, 与Air105开发板接线参考前一篇合宙AIR105(一): Keil MDK开发环境, DAP-Link 烧录和调试。