msp430系統(tǒng)時鐘詳解 - 全文

　　SP430 系列單片機基礎(chǔ)時鐘主要是由低頻晶體振蕩器，高頻晶體振蕩器，數(shù)字控振蕩器（DCO），鎖頻環(huán)（FLL）及 FLL+等模塊構(gòu)成。由于 430 系列單片機中的型號不同而時鐘模塊也將有所不同。雖然不同型號的單片機的時基模塊有所不同，但這些模塊生出來的結(jié)果是相同的。在MSP430F13、 14中是有TX2振蕩器的，而MSP430F11X，F(xiàn)11中是用LFXT1CLK來代替XT2CLK時鐘信號的。在時鐘模塊中有3個（對于F13，F(xiàn)14）時信號源（或 2個時鐘信號源，對于F11X、F11X1）：

　　1-LFXT1CLK：低頻/高頻時鐘源。由外接晶體振蕩器，而無需外接兩個振蕩電容器常使用的晶體振蕩器是32768HZ。

　　2-XT2CLK：高頻時鐘源。由外接晶體振蕩器。需要外接兩個振蕩電容器，較常的晶體振蕩器是 8MHZ。

　　3-DCOCLK：數(shù)字可控制的 RC 振蕩器。

　　在這三個時鐘源的獨立工作或是在三個時鐘源相互協(xié)調(diào)配合（是可以通過軟件配置的）下為2553系統(tǒng)提供了系統(tǒng)時鐘ACLK、MCLK和SMCLK。ALCK、MCLK、SMCLK是和CPU或者外設(shè)連接起來的，而LFXT1CLK、XT2CLK、DCOCLK、VLOCLK這四個又是和ALCK、MCLK、SMCLK連接起來的，也就是說LFXT1CLK、XT2CLK、DCOCLK、VLOCLK是通過ALCK、MCLK、SMCLK和外設(shè)連接起來的。

　　上電后，系統(tǒng)默認使用的主系統(tǒng)時鐘MCLK和子系統(tǒng)時鐘SMCLK是同為DCOCLK產(chǎn)生的1MHz時鐘，而輔助時鐘ACLK則為內(nèi)部VLOCLK產(chǎn)生的12KHz時鐘。G2553上電后時鐘的初始狀態(tài)我們可以用Grace來查看：

　　可以看出MCLK和SMCLK都是DCOCLK產(chǎn)生的1MHz的時鐘，ACLK則是VLOCLK產(chǎn)生的12KHz的時鐘。

　　DCO時鐘：

　　DCO時鐘源產(chǎn)生的頻率可以通過DCOCTL寄存器來設(shè)置寄存器來設(shè)定，通過設(shè)定DCOCTL中的高三位（其名字為DCOx），BCSCTL1基本時鐘控制寄存器低四位（其名字為RSELx）就可以控制DCO振蕩器產(chǎn)生100K~20M不等的時鐘頻率。設(shè)定時應(yīng)盡量居中，以保持穩(wěn)定

　　1.DCOCTL，DCOControlRegister

　　DCOxDCO頻率選擇寄存器，通過該位設(shè)置DCO的頻率。

　　MODx模式選擇位。

　　2.BCSCTL1，BasicClockSystemControlRegister1

　　XT2OFFG2553該位無效，詳細請參閱官方技術(shù)文檔。

　　XTS LFXT1，模式選擇位

　　0低頻模式。

　　1高頻模式。

　　DIVAx

　　分頻寄存器，分頻后給ACLK提供時鐘00/1。01/2。10/4。11/8。

　　RSELx DCO頻率選擇寄存器，通過該位設(shè)置DCO頻率。

　　3.BCSCTL2，BasicClockSystemControlRegister2

　　SELMx

　　MCLK時鐘源選擇

　　00DCOCLK。

　　01DCOCLK，與00效果一樣。

　　10G系列單片機該位無效。

　　11低頻外部時鐘。

　　DIVMx

　　時鐘源分頻寄存器，選擇時鐘源后經(jīng)過該位分頻后提供給MCLK

　　00/1。01/2。10/4。11/8。

　　SELS

　　SMCLK時鐘源選擇寄存器

　　0DCOCLK。

　　1外部晶振。

　　DIVSx

　　時鐘源分頻寄存器，選擇時鐘源后經(jīng)過該位分頻后提供給SMCLK

　　00/1。01/2。10/4。11/8。

　　DCOR 該位保留。

　　4.BCSCTL3，BasicClockSystemControlRegister3

　　XT2SxG系列單片機該位無效

　　LFXT1Sx

　　對G系列單片機，當BCSCTL1寄存器中XTS=0時，該位的設(shè)置才有效

　　00外部接的是32768HZ的晶振。

　　01保留位。

　　10選擇超低頻外部時鐘（VLOCLK）

　　11數(shù)字外部時鐘源。

　　XCAPx

　　振蕩器電容選擇寄存器，當XTS=0時該位有效，假如XTS=1或者LFXT1Sx=11，

　　XCAPx應(yīng)該設(shè)置為00

　　00~1pF。01~6pF。10~10pF。11~12.5pF。

　　XT2OF 對G系列單片機該位無效

　　LFXT1OF

　　LGXT1晶體振蕩器故障狀態(tài)寄存器

　　0沒有故障。

　　1有故障。

　　5.IE1，InterruptEnableRegister1中斷使能寄存器

　　OFIE

　　晶體振蕩器故障使能寄存器

　　0禁止中斷

　　1使能中斷

　　MSP430G22x0不支持該位。

　　6.IFG1，InterruptFlagRegister1

　　OFIFG

　　晶體振蕩器故障標志寄存器

　　0沒有發(fā)生中斷。

　　1有中斷事件發(fā)生。

　　MSP430G22x0不支持該位。

　　MSP430 單片機時鐘模塊提供 3個時鐘信號輸出，以供給片內(nèi)各部電路使用。

　　1-ACLK：輔助時鐘信號。由圖所示，ACLK 是從 FLXT1CLK 信號由 1/2/4/8 分頻器分頻后所得到的。由BCSCTL1 寄存器設(shè)置DIVA相應(yīng)為來決定分頻因子.ACLK可用于提供CPU外圍功能模塊作時鐘信號使用。

　　2-MCLK：主時鐘信號。由圖所示，MCLK 是由 3 個時鐘源所提供的。他們分別是LFXT1CLK，XT2CLK（F13、F14，如果是 F11，F(xiàn)11X1 則由 LFXT1CLK 代替），DCO 時鐘源信號提供.MCLK主要用于MCU和相關(guān)系統(tǒng)模塊作時鐘使用。同樣可設(shè)置相關(guān)寄存器來決定分頻因子及相關(guān)的設(shè)置。

　　3-SMCLK：子系統(tǒng)時鐘，SMCLK 是由 2 個時鐘源信號所提供。他們分別是XT2CLK（F13、F14）和DCO，如果是F11、F11X1則由LFXT1CLK代替TX2CLK。同樣可設(shè)置相關(guān)寄存器來決定分頻因子及相關(guān)的設(shè)置。

　　BCSCTL1 基本時鐘系統(tǒng)控制寄存器1

　　7 6 5 4 3 2 1 0

　　XT2OFF TXS DIVA.1 DIVA.0 XT5V Rsel.2 Resl.1 Resl.0

　　XT2OFF 控制XT2振蕩器的開啟與關(guān)閉。

　　TX2OFF=0，XT2振蕩器開啟。

　　TX2OFF=1，TX2振蕩器關(guān)閉（默認為TX2關(guān)閉）

　　XTS 控制LFXT1 工作模式，選擇需結(jié)合實際晶體振蕩器連接情況。

　　XTS=0，LFXT1 工作在低頻模式（默認）。

　　XTS=1，LFXT1 工作在高頻模式（必須連接有高頻相應(yīng)的高頻時鐘源）。

　　DIVA.0 DIVA.1 控制ACLK分頻。

　　0 不分頻（默認）

　　1 2分頻

　　2 4分頻

　　3 8分頻

　　XT5V 此位設(shè)置為0。

　　Resl1.0，Resl1.1，Resl1.2 三位控制某個內(nèi)部電阻以決定標稱頻率。

　　Resl=0，選擇最低的標稱頻率。

　　……。。

　　Resl=7，選擇最高的標稱頻率。

　　BSCCTL2 |= DIVM_x （x=0，1，2，3）MCLK分頻（x=0，不分頻；x=1，2分頻;x=2，4分頻；x=3，8分頻）

　　DIVS_0

　　BCSCTL2 基本時鐘系統(tǒng)控制寄存器2

　　7 6 5 4 3 2 1 0

　　SELM.1 SELM.0 DIVM.1 DIVM.0 SELS DIVS.1 DIVS.0 DCOR

　　SELM.1 SELM.0 選擇MCLK時鐘源

　　0 時鐘源為DCOCLK（默認）

　　1 時鐘源為DCOCLK

　　2 時鐘源為LFXT1CLK（對于MSP430F11/12X），時鐘源為XT2CLK（對于MSP430F13/14/15/16X）；

　　3 時鐘源為LFTXTICLK。

　　DIVM.1 DIVM.0 選擇MCLK分頻

　　0 1分頻（默認）

　　1 2分頻

　　2 4 分頻

　　3 8 分頻

　　SELS 選擇SMCLK時鐘源

　　0 時鐘源為DCOCLK（默認）

　　1 時鐘源為LFXT1CLK（對于MSP430F11/12X），時鐘源為XT2CLK（對于MSP430F13/14/15/16X）。

　　DIVS.1 DIVS.0 選擇SMCLK分頻。

　　0 1分頻

　　1 2分頻

　　2 4分頻

　　4 8分頻

　　DCOR 選擇DCO電阻

　　0 內(nèi)部電阻

　　1 外部電阻

　　PUC信號之后，DCOCLK被自動選擇MCLK時鐘信號，根據(jù)需要，MCLK的時鐘源可以另外設(shè)置為LFXT1或者XT2。設(shè)置順序如下：

　　［1］復(fù)位OscOff

　　［2］清除OFIFG

　　［3］延時等待至少50us

　　［4］再次檢查OFIFG，如果仍然置位，則重復(fù)［3］、［4］步驟，直到OFIFG=0為止。

　　低功耗設(shè)置的技巧問題：

　　1、LPM4：在振蕩器關(guān)閉模式期間，處理機的所有部件工作停止，此時電流消耗最小。此時只有在系統(tǒng)上電電路檢測到低點電平或任一請求異步響應(yīng)中斷的外部中斷事件時才會從新工作。因此在設(shè)計上應(yīng)含有可能需要用到的外部中斷才采用這種模式。否則發(fā)生不可預(yù)料的結(jié)果。

　　2、LPM3：在DC發(fā)生器關(guān)閉期間，只有晶振是活動的。但此時設(shè)置的基本時序條件的DC發(fā)生器的DC電流被關(guān)閉。由于此電路的高阻設(shè)計，使功耗被抑制。注：當從DC關(guān)閉到啟動DC0要花一端時間（ns-us）

　　3、LPM2：在此期間，晶鎮(zhèn)振和DC發(fā)生器是工作的，所以可實現(xiàn)快速啟動。

　　4、LPM1：在此振蕩器已經(jīng)工作，所以不存在啟動時間延時問題。

　　Timer_A的寄存器

　　寄存器縮寫讀定類型地址初態(tài)

　　Timer_A控制寄存器 TACTL R/W 160H POR復(fù)位

　　Timer_A計數(shù)器 TAR R/W 170H POR復(fù)位

　　捕撈/比較控制寄存器0 CCTL0 R/W 162H POR復(fù)位

　　捕撈/比較寄存器0 CCR0 R/W 172H POR復(fù)位

　　捕撈/比較控制寄存器1 CCTL1 R/W 164H POR復(fù)位

　　捕撈/比較寄存器1 CCR1 R/W 174H POR復(fù)位

　　捕撈/比較控制寄存器2 CCTL2 R/W 166H POR復(fù)位

　　捕撈/比較寄存器2 CCR2 R/W 176H POR復(fù)位

　　中斷向量寄存器 TAIV R/W 12EH POR復(fù)位

　　時鐘發(fā)生器的原理說明：

　　問題的提出：

　　1、高頻、以便能對系統(tǒng)硬件請求和事件作出快速響應(yīng)

　　2、低頻率，以便將電流消耗降制至最少

　　3、穩(wěn)定的頻率，以滿足定時器的應(yīng)用。

　　4、低 Q值振蕩器，以保證開始或停止操作沒有延時

　　MSP430 采用了一個折衷的辦法：就是用一個低頻晶鎮(zhèn)振，將其倍頻在高頻的工作頻率上。一般采用這種技術(shù)的實用方法有兩種，一個是說、鎖相環(huán)、一個是鎖頻環(huán)，而鎖相環(huán)采用模擬的控制容易引起“失鎖”和易引起電容量的改變。而TI 采用的是鎖頻環(huán)技術(shù)，它采用數(shù)字控制器DCO和頻率積分來產(chǎn) 生高頻的運行時鐘頻率。

　　TIMER_A有多個捕獲比較模塊，每個模塊都有自己的控制寄存器CCTLx

　　CAPTMOD1-0 選擇捕獲模式

　　00 禁止捕獲模式

　　01 上升沿捕獲

　　10 下降沿捕獲

　　11 上升沿與下降沿都捕獲

　　CCISI1-0 在捕獲模式中用來定提供捕獲事件的輸入端

　　00 選擇CCIxA

　　01 選擇CCIxB

　　10 選擇GND

　　11 選擇VCC

　　SCS 選擇捕獲信號與定時器時鐘同步、異步關(guān)系