中科芯CKS32K148 MCU SCG时钟工作频率范围和寄存器设置

MCU微课堂

CKS32K148 SCG（二）

第四十九期 2024.12.6

六、SCG时钟工作频率范围

接第四十五期的SCG介绍，下文对SCG时钟工作频率范围、寄存器设置等进行详细阐述。

在不同的工作模式下，系统对于不同的内部时钟存在安全工作频率范围的限制，以保证系统的正常工作。下表为SCG内部时钟在不同工作模式下的安全工作频率范围汇总。

表1  SCG内部时钟安全工作频率

七、SCG寄存器配置

在前文中，已经对SCG时钟进行了整体介绍，下面以RUN模式下配置SPLL为系统时钟源为例，对时钟配置的具体方法进行讲解。

图5  SYSCLK生成流程

在RUN模式下选择SPLL作为系统时钟源时，应对SPLL时钟进行相关使能操作，同时应保证SPLL的输出信号频率在正常工作频率90~160MHz范围内。在对SPLL的配置中，有两个较为重要的寄存器，分别是SCG_SPLLCSR和SCG_SPLLCFG。

图6 SCG_SPLLCSR寄存器

在SCG_SPLLCSR寄存器中，我们应重点关注如下几位：

图7 SPLL系统时钟选择与有效位

图8 SPLL时钟使能位

图9 SCG_SPLLCFG寄存器

在SCG_SPLLCFG寄存器中，我们应关注如下两位：

图10 SPLL倍频系数位

图11 SPLL分频系数位

可知，SPLL对参考时钟信号能够进行16~47倍频和最大8分频。

 由于SPLL以SOSC作为参考时钟源，还应在寄存器SCG_SOSCCSR中对SOSC时钟使能。

图12 SCG_SOSCCSR寄存器

SCG_SOSCCSR寄存器中，SOSC时钟使能的相关位如下：

图13 SOSC时钟有效位

图14 SOSC时钟使能位

在完成上述时钟配置后，在寄存器SCG_RCCR中配置RUN模式下的系统时钟源。

图15 SCG_RCCR寄存器

图16 系统时钟源选择位

除SPLL时钟外，还应保证生成的内部时钟SYS_CLK、BUS_CLK和FLASH_CLK工作在安全频率范围内。下图为系统时钟源信号（紫色）生成内部时钟信号的流程图。

图17 内部时钟生成流程

生成的内部时钟信号频率由寄存器SCG_RCCR中如下相关位调控：

图18 内核时钟分频位

图19 总线时钟分频位

图20 FLASH时钟分频位

八、SCG结构体初始化

在标准库中，所有时钟的初始化均可通过CLOCK_DRV_Init()实现：

CLOCK_DRV_Init(&clockMan1_InitConfig0);

其中使用的参数结构体指针clockMan1_InitConfig0，其结构体类型为clock_manager_user_config_t，结构体定义如下：

typedef struct

{

    scg_config_t                scgConfig;      /*!< SCG Clock configuration.      */

    sim_clock_config_t           simConfig;      /*!< SIM Clock configuration.      */

    pcc_config_t                pccConfig;      /*!< PCC Clock configuration.      */

    pmc_config_t               pmcConfig;      /*!< PMC Clock configuration.      */

} clock_manager_user_config_t;

需要注意的是，由于SCG相关时钟的配置仅需在第一个成员结构体scgConfig中进行，对于其余的成员结构体的使用本文中将不进行介绍。

SCG的初始化结构体类型为scg_config_t，下面是相关结构体的定义：

typedef struct

{

    scg_sirc_config_t         sircConfig;      /*!< Slow internal reference clock configuration.*/

    scg_firc_config_t         fircConfig;      /*!< Fast internal reference clock configuration. */

    scg_sosc_config_t         soscConfig;      /*!< System oscillator configuration.        */

    scg_spll_config_t         spllConfig;      /*!< System Phase locked loop configuration.  */

    scg_rtc_config_t          rtcConfig;       /*!< Real Time Clock configuration.         */

    scg_clockout_config_t     clockOutConfig;  /*!< SCG ClockOut Configuration.           */

    scg_clock_mode_config_t   clockModeConfig; /*!< SCG Clock Mode Configuration.        */

} scg_config_t;

在本文中，我们需要使用上述结构体中的成员结构体soscConfig、spllConfig以及clockModeConfig完成对内部时钟输出的配置。

对于SOSC时钟，初始化结构体类型为scg_sosc_config_t，结构体定义如下：

typedef struct

{

    uint32_t  freq;                         /*!< System OSC frequency.  */

    scg_sosc_monitor_mode_t monitorMode;   /*!< System OSC Clock monitor mode.  */

    scg_sosc_ext_ref_t extRef;                /*!< System OSC External Reference Select.*/

    scg_sosc_gain_t    gain;                /*!< System OSC high-gain operation. */

    scg_sosc_range_t   range;              /*!< System OSC frequency range.  */

    scg_async_clock_div_t div1;              /*!< Asynchronous peripheral source.  */

    scg_async_clock_div_t div2;              /*!< Asynchronous peripheral source.  */

    bool enableInStop;                     /*!< System OSC is enable or not in stop mode. */

    bool enableInLowPower;                /*!< System OSC is enable or not in low power mode.*/

    bool locked;                          /*!< System OSC Control Register can be written. */

    bool initialize;                         /*!< Initialize or not the System OSC module.*/

} scg_sosc_config_t;

该结构体中共有11个成员变量，我们仅需配置其中的第1、4、5和11号变量即可完成对SOSC时钟的使能，其功能分别如下：

变量一freq：应配置为当前SOSC使用的时钟源频率。

变量四gain：用于控制晶振操作的功耗模式，可选高增益或低增益。

变量五range：用于为OSC选择频率范围，作为SPLL的时钟源，本文中SOSC只能选择高频率范围。

变量十一initialize：用于对SOSC时钟进行使能，决定了时钟是否有效。

对于SPLL时钟，初始化结构体类型为scg_spll_config_t，结构体定义如下：

typedef struct

{

    scg_spll_monitor_mode_t monitorMode; /*!< Clock monitor mode selected.  */

    uint8_t        prediv;               /*!< PLL reference clock divider.  */

    uint8_t        mult;                /*!< System PLL multiplier.  */

    uint8_t        src;                 /*!< System PLL source.  */

    scg_async_clock_div_t div1;           /*!< Asynchronous peripheral source.*/

    scg_async_clock_div_t div2;           /*!< Asynchronous peripheral source.*/

    bool enableInStop;                  /*!< System PLL clock is enable or not in stop mode. */

    bool locked;                        /*!< System PLL Control Register can be written. */

    bool initialize;                      /*!< Initialize or not the System PLL module. */

} scg_spll_config_t;

    该结构体中共有9个成员变量，我们需配置其中的第2、3、4和9号变量以完成对SPLL时钟的使能以及输出频率调控，其功能分别如下：

变量二prediv：用于配置SPLL参考时钟频率的分频系数。

变量三mult：用于配置SPLL参考时钟频率的乘法因子。

变量四src：用于配置SPLL的输入时钟源，在本文中仅能选择参考时钟SOSC作为时钟源。

变量九initialize：用于对SPLL时钟进行使能，决定了时钟是否有效。

  对于RUN模式下的内部时钟配置，初始化结构体类型为scg_system_clock_config_t，结构体定义如下：

typedef struct

{

    scg_system_clock_div_t divSlow;     /*!< Slow clock divider. */

    scg_system_clock_div_t divBus;      /*!< BUS clock divider.*/

    scg_system_clock_div_t divCore;     /*!< Core clock divider. */

    scg_system_clock_src_t src;         /*!< System clock source. */

} scg_system_clock_config_t;

该结构体中共有4个成员变量，其功能分别如下：

变量一divSlow：用于控制FLASH时钟分频比。

变量二divBus：用于控制总线时钟分频比。

变量三divCore：用于控制内核时钟分频比。

变量四src：用于在运行模式下，选择产生系统时钟的时钟源。

九、时钟配置代码

依据前文中对寄存器与SCG时钟结构体的基本介绍，即可在函数CLOCK_DRV_Init()中对系统时钟进行相关配置。本文以SPLL为时钟源，配置输出56MHz的SYSCLK、28MHz的BUSCLK以及14MHz的FLASHCLK。相关结构体代码如下：

clock_manager_user_config_t clockMan1_InitConfig0 =

{

.scgConfig =

{

.soscConfig =

{

.initialize = true,

.freq = 8000000U,                      /* System Oscillator frequency: 8MHz */

.extRef = SCG_SOSC_REF_OSC,            /* Internal oscillator of OSC requested. */

.range = SCG_SOSC_RANGE_HIGH,       /* High frequency range selected for the crystal oscillator of 8 MHz to 40 MHz. */

},

.spllConfig =

{

.initialize = true,

.prediv = (uint8_t)SCG_SPLL_CLOCK_PREDIV_BY_1,/* Divided by 1 */

.mult = (uint8_t)SCG_SPLL_CLOCK_MULTIPLY_BY_28,/* Multiply Factor is 28 */

.src = 0U,                             /*Clock Source SOSC*/

},

.clockModeConfig =

{

.initialize = true,

.rccrConfig =

{

.src = SCG_SYSTEM_CLOCK_SRC_SYS_PLL,   /* System PLL */

.divCore = SCG_SYSTEM_CLOCK_DIV_BY_2,  /* Core Clock Divider: divided by 2 */

.divBus = SCG_SYSTEM_CLOCK_DIV_BY_2,   /* Bus Clock Divider: divided by 2 */

.divSlow = SCG_SYSTEM_CLOCK_DIV_BY_4,  /* Slow Clock Divider: divided by 4 */

},

}

}

};