s3c2440系统时钟详解

一、S3C2440系统时钟体系



S3C2440的时钟控制逻辑可以外接晶振，然后通过内部电路产生时钟源；也可以直接使用内部提供的时钟源，他们通过引脚的设置来选择。时钟逻辑给整个芯片提供了3中时钟：FCLK用于CPU核、HCLK用于AHB总线上设备，比如CPU核、存储器控制器、中断控制器、LCD控制器、DMA控制器和USB主机模块等；PCLK用于用于APB总线上的设备，比如看门狗、IIS、I2C、PWM定时器、MMC接口、ADC、UART、GPIO、RTC和SPI等。

AHB（Advanced High performance Bus）系统总线总线主要用于高性能模块（如CPU、DMA和DSP等）；APB(Advanced Peripheral Bus)外围总线主要用于低宽带的周边外设之间的连接（UART、I2C等）。

S3C2440CPU核的工作电压为1.8V时，主频可以达到200MHZ；工作电压为2V时，主频可以达到266MHZ；工作电压为1.2V时，主频可以达到300MHZ；工作电压为1.3V时，主频可以达到400MHZ。通常外接的晶振频率很低，需要通过时钟控制逻辑的PLL提高系统时钟。





S3C2440有两个PLL：MPLL、UPLL。UPLL专用于USB设备，MPLL用于设置FCLK、HCLK、PCLK。他们的设置方法相似，本文以MPLL为例。

上电时，PLL没被启动，FCLK就等于外部的时钟，称为Fin，若要提高系统时钟，需要软件来启动PLL。j结合图来具体介绍

（1）、上电几毫秒后，晶振（图中的OSC）输出稳定，FCLK等于Fin（晶振频率），nRESET信号恢复高电平后，CPU开始执行指令。

（2）、可以在程序开头启动MPLL，设置MPLL的几个寄存器后，需要等待一段时间（Lock Time）,MPLL的输出才稳定。在这段时间内，FCLK停震，CPU停止工作。Lock Time时间的长短由LOCKTIME寄存器设定。

（3）、Lock Time之后，MPLL输出正常，CPU工作在新的FCLK下。

FCLK、HCLK、PCLK的比例是可以改变的，设置他们三个的比例，启动MPLL只需要设置3个寄存器，对于S3C2440来说，他们之间的比例还需要额外设置一个寄存器。

二、系统时钟寄存器设置





1、LOCKTIME寄存器

用于设置Lock Time的长度，前面说过，MPLL启动之后需要等待一段时间，使得其输出稳定。S3C2440中，位[31:16]用于UPLL，位[15:0]用于MPLL。一般而言，使用它的默认值即可，S3C2440中默认值是0xFFFFFFFF。

（2）、MPLLCON寄存器：用于设置FCLK与Fin的倍数

位[19:12]的值称为MDIV，位[9:4]的值称为PDIV，位[1:0]的值称为SDIV。FCLK与Fin的关系有如下的计算公式

当设置MPLLCON后，相当于上图中的“首先使用软件设置PLL”，Lock Time 就被自动的插入。Lock Time之后，MPLL输出稳定，CPU工作新的FCLK下。

（3）、CLKDIVN寄存器：用于设置FCLK、HCLK、PCLK三者的比例

对于S3C2440，这个寄存器格式如下图：

对于S3C2440的一些时钟比例，还需要额外设置一个寄存器CAMDIVN寄存器：

HDIVN为CLKDIVN寄存器的位[2:1]，PDIVN为位[0]。

三、时钟设置程序

clock_init.c

#define S3C2440_MPLL_200MHZ     ((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x02))
/*
 * 对于MPLLCON寄存器，[19:12]为MDIV，[9:4]为PDIV，[1:0]为SDIV
 * 有如下计算公式：
 *  S3C2410: MPLL(FCLK) = (m * Fin)/(p * 2^s)
 * 对于本开发板，Fin = 12MHz
 * 设置CLKDIVN，令分频比为：FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4，
 * FCLK=200MHz,HCLK=100MHz,PCLK=50MHz
 */
void clock_init(void)
{
    // LOCKTIME = 0x00ffffff;   // 使用默认值即可
    CLKDIVN  = 0x03;            // FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4, HDIVN=1,PDIVN=1

    /* 如果HDIVN非0，CPU的总线模式应该从“fast bus mode”变为“asynchronous bus mode” */
__asm__(
    "mrc    p15, 0, r1, c1, c0, 0\n"        /* 读出控制寄存器 */
    "orr    r1, r1, #0xc0000000\n"          /* 设置为“asynchronous bus mode” */
    "mcr    p15, 0, r1, c1, c0, 0\n"        /* 写入控制寄存器 */
    );

   MPLLCON = S3C2440_MPLL_200MHZ;  /* 现在，FCLK=200MHz,HCLK=100MHz,PCLK=50MHz */