時鐘系統介紹:
目前 i.MXRT1xxx 系列主要分為 i.MXRT10xx 和 i.MXRT11xx 兩大分支。這兩個分支的時鐘系統設計是有一些差異的,不過總體來說,架構差別不大,我們以如下 i.MXRT1170 的時鐘架構為例來具體介紹。
在時鐘系統架構圖里我們能看到有五大組件:OSC_PLL、CCM、LPCG、GPC、SRC,其中最核心的功能在前兩個,OSC_PLL 主要負責產生時鐘,CCM 主要用于分配時鐘。
時鐘源頭:
首先,說一下芯片內部的 RC OSC。在芯片設計時,為了保證在沒有外部時鐘/晶振輸入的情況下,芯片也能工作,所以內部集成了一些振蕩器/振蕩電路(RC Oscillator),32KHz 和 24MHz(48MHz) 是標配,部分型號上還有 16MHz、400MHz,不過這些內部振蕩器精度有限(有可能誤差20%),適用芯片低速運行場合。
如果是芯片高速運行的場合(或者對精度要求高的場合),那一定需要外接高精度振蕩器,包含從 XTALI/XTALO 引腳進來的 24MHz OSC,以及從 RTC_XTALI/RTC_XTALO 引腳進來的 32.768KHz OSC,這兩個外部時鐘源是由 OSC_PLL 大模塊內部的 XTALOSC 小模塊負責管理的,XTALOSC 模塊優先檢測外部是否有 32.768KHz / 24MHz OSC 存在,如果存在則用外部源,如果不存在則啟用內部 32KHz / 24MHz RC OSC 源。
24MHz OSC(內部或者外部源)是 OSC_PLL 內部 PLL 的主要時鐘源,有了基準的 24MHz 時鐘,PLL 就能將其倍頻得到想要的高頻時鐘,芯片內部 PLL 有很多個,大部分 PLL 都只是輸出固定原始頻率時鐘,少部分含 PFD 功能的 PLL(一般是 System PLL)可以調節原始頻率輸出。除了 24MHz OSC 外,PLL 也可以接受來自 CLK1_P/CLK1_N 引腳輸入的源。
時鐘輸出:
32KHz / 24MHz OSC 是比較重要的時鐘源頭,它的精度對系統性能有很大影響,因此我們需要有一種方法實測這兩個時鐘的精度,芯片設計時特意在一些 I/O 引腳復用功能里做了 REF_CLK_24M / REF_CLK_32K 選項,當 I/O 配置為該功能時,便可用示波器量得具體時鐘頻率。
我們知道 CCM 模塊負責 OSC_PLL 輸出的時鐘資源的分配,芯片里所有外設的具體時鐘源指定以及分頻系數、開關控制均由 CCM 來完成。如果你想觀測某 PLL 最終輸出或者常用外設時鐘源最終配置,也可以通過指定 I/O 輸出觀測,即下面的 CCM_CLKO1 / CCM_CLKO2 復用功能選項。當然 CCM_CLKOx 不僅僅用于觀測頻率,也可以用于給外部芯片提供時鐘源。
審核編輯:湯梓紅
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