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1、 ,*,*,第六章 時鐘與電源管理,主要內(nèi)容,時鐘與電源管理概述,時鐘發(fā)生器,電源管理,時鐘與電源管理特殊功能寄存器,1.,時鐘與電源管理概述,模塊組成,時鐘與電源管理模塊,1.,時鐘與電源管理概述,特點描述,兩個鎖相環(huán)（,PLL,）,主鎖相環(huán),（,MPLL,）,USB,鎖相環(huán),（,UPLL,）,UCLK,（,48M,）,用于,USB,電源為,2.0V,時，最高頻率,266MHz,；,電源為,1.8V,時，最高頻率為,200MHz,。,1.,時鐘與電源管理概述,具有,4,種電源管理模式：,NORMAL,模式,SLOW,模式,IDLE,模式,Power_OFF,模式,鎖相環(huán)工作,為,CPU,和所

2、有片內(nèi)外設(shè)提供時鐘,此模式系統(tǒng)功耗最大,鎖相環(huán)不工作,CPU,等直接使用原始時鐘、或原始時鐘的分頻工作,此模式工作時鐘頻率低而使功耗低，并且鎖相環(huán)不工作也使功耗降低,停止為,CPU,提供時鐘，,CPU,不工作（其外設(shè)均工作）,退出方法：,任何中斷請求可喚醒,CPU,工作，退出空閑模式,時鐘模塊斷電，除了喚醒電路之外所有部分均不供電,系統(tǒng)需分成兩部分供電。此模式功耗最低,退出方法：用中斷喚醒必須設(shè)置外中斷,1.,時鐘與電源管理概述,功耗管理,靜態(tài)功耗（,忽略,）,基于,CMOS,電路芯片的功耗,動態(tài)功耗,（,門電路電容充放電,）,動態(tài)頻率調(diào)節(jié)：,由,頻率調(diào)度程序,負責在運行過程中針對不同的運算要

3、求，,動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)時鐘的頻率,，以達到降低功耗的目的。,例如：,S3C2410A,中的,MPLL,，在外接時鐘源頻率已經(jīng)固定的情況下，通過,軟件,設(shè)置特殊功能寄存器,MPLLCON,，改變輸出的時鐘頻率。,用于,USB,的,UPLL,，通常使用,48MHz,，不改變。,與電源電壓的平方成正比,時鐘信號的頻率成正比,1.,時鐘與電源管理概述,功耗管理（續(xù)）,S3C2410A,節(jié)能功耗管理,對于某些應用場合，,事先,確定工作頻率，在初始化時設(shè)定鎖相環(huán)對應參數(shù)，啟動后就工作在較低的頻率,NORMAL,模式，通過,設(shè)置,CLKCON,的值，把不使用的外設(shè)或控制器的時鐘信號切斷，以節(jié)省功耗,IDLE,模

4、式下，,停止,到,ARM920T,的時鐘,在,Power_OFF,模式下，,切斷,除喚醒邏輯外的全部片內(nèi)外設(shè)電源,S3C2410A,中，,FCLK,是主時鐘，可以由,軟件調(diào)節(jié)時鐘分頻比,，產(chǎn)生不同頻率的,HCLK,和,PCLK,，以適應不同的方案，減少功耗。,1.,時鐘與電源管理概述,時鐘與電源管理用到的,S3C2410A,引腳信號,如書,P194,頁表,6-1,注意,:,nRSTOUT,，,PWREN,，,OM3:2,C LKOUT1:0,主要內(nèi)容,時鐘與電源管理概述,時鐘發(fā)生器,電源管理,時鐘與電源管理特殊功能寄存器,2.,時鐘發(fā)生器,時鐘與電源管理結(jié)構(gòu)框圖,電源管理模塊,MPLLCLK,

5、晶振,外部時鐘,振蕩放大器,UCLK,FCLK,PCLK,FCLK,時鐘源、,MPLL,、,UPLL,、時鐘控制器、電源控制器等,2.,時鐘發(fā)生器,時鐘源的選擇,S3C2410,的時鐘可以選用晶振,(XTAL),，也可以使用外部時鐘（,EXTCLK,），由系統(tǒng)復位時，在復位信號上升沿對引腳,OM3,、,OM2,所測的狀態(tài)來確定。其對應關(guān)系如下表所示,。,OM3:2,值,主時鐘源,USB,時鐘源,00,晶振（,XTIpll,XTOpll,）,晶振（,XTIpll,XTOpll,）,01,晶振（,XTIpll,XTOpll,）,EXTCLK,10,EXTCLK,晶振（,XTIpll,XTOpll,

6、）,11,EXTCLK,EXTCLK,2.,時鐘發(fā)生器,S3C2410A,片外時鐘源的連接,雖然在,啟動,MPLL,就接通，但是,MPLL,的輸出,Mpll,，在,軟件,寫一個合法的設(shè)置值到,MPLL,控制寄存器,以前,，,不會作為系統(tǒng)時鐘,。在合法的值設(shè)置以前，從,外部晶振或,EXTCLK,來的時鐘源將被直接的用作,系統(tǒng)的時鐘,。,當,OM1:0=11,時，,OM3:2,被用作確定測試模式。,2.,時鐘發(fā)生器,鎖相環(huán)（,兩個鎖相環(huán),MPLL,和,UPLL,）,通過,MPLLCON,，,UPLLCON,寄存器中設(shè)置,PDIV,（預分頻控制器），,MDIV,（主分頻控制器），,SDIV,（后分頻

7、控制器）改變,MPLL,和,UPLL,輸出信號的,Mpll,和,Upll,的頻率。,在程序中可以,隨時修改,寄存器的值，用于實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整時鐘頻率的目的。,2.,時鐘發(fā)生器,鎖相環(huán)輸出頻率（,Mpll,和,Upll,計算方法相同,）,Mpll=,（,mFin,）,/,（,p2,S,）,m=MDIV,8,，,p=PDIV,2,，,s=SDIV,。,例,6.1,三星公司給出的一組推薦值如表,6-3,在實際設(shè)置,MPLL,時，應滿足如下關(guān)系：,FCLK,頻率,=3,倍晶振頻率或,3,倍,EXTCLK,2.,時鐘發(fā)生器,時鐘控制邏輯,時鐘控制邏輯的功能：確定被使用的時鐘源。,自動插入鎖定時間：當,MPL

8、L,被,設(shè)置成一個新的頻率值,時，時鐘控制邏輯依據(jù)鎖定時間計數(shù)寄存器,LOCKTIME,中設(shè)定的鎖定時間參數(shù)，,自動插入鎖定時間,。,加電,Reset,后，由于剛加電后,MPLL,和,UPLL,都不穩(wěn)定，在寫新值到寄存器之前，直接用外部時鐘作為系統(tǒng)時鐘。用戶通過軟件也應該寫相同的值到寄存器。,在,NORMAL,模式下，依據(jù),M_LTIME,鎖定時間參數(shù)，自動插入鎖定時間。,2.,時鐘發(fā)生器,時鐘控制邏輯（續(xù)）,USB,主接口和設(shè)備接口需要,48M,的時鐘。在,S3C2410,中，是通過,UPLL,來產(chǎn)生這一時鐘的，,UCLK,只有在,UPLL,配置好后才會生效。,2.,時鐘發(fā)生器,時鐘控制邏輯

9、（續(xù)）,S3C2410,支持三者之間的比率可選，這個比率是由,CLKDIVN,寄存器的,HDIVN,和,PDIVN,決定的。,在,NORMAL,模式下，,FCLK=Mpll,；,在,SLOW,模式下，,FCLK=,（晶振或,EXTCLK,）,/,分頻因子。,FCLK,用于,ARM920T.,HCLK,用于,AHB,總線。包括,ARM920T,，存儲控制器，中斷控制器，,LCD,控制器，,DMA,和,USB,主機。,PCLK,用于,APB,總線。包括外設(shè)如,WDT,IIS,I2C,PWM,PWM TIMER,MMC,ADC,UART,GPIO,RTC,SPI,。,主要內(nèi)容,時鐘與電源管理概述,時

10、鐘發(fā)生器,電源管理,時鐘與電源管理特殊功能寄存器,3.,電源管理,電源管理模式的轉(zhuǎn)換,S3C2410,有,4,種電源管理模式，不允許自由轉(zhuǎn)換。合法轉(zhuǎn)換如下圖。,Power_OFF,SLOW,（,SLOW_BIT=1,）,IDLE,NORMAL,（,SLOW_BIT=0,）,復位,EINT15:0,、,RTC alarm,EINT23:0,、,RTC alarm,IDLE_BIT=1,SLOW_BIT=1,SLOW_BIT=0,POWER_OFF BIT=1,3.,電源管理,4,種電源管理模式,NORMAL,模式,IDLE,模式,全部片內(nèi)外設(shè)，都可以操作，這是功耗最大。,允許用戶通過軟件控制片內(nèi)

11、外設(shè)時鐘，以減少功耗。,時鐘控制寄存器,CLKCON2=1,。,到,ARM920T,的時鐘,FCLK,被停止。,當,EINT23:0,或者,RTC,報警中斷或其他中斷激活時，退出,IDLE,。,3.,電源管理,4,種電源管理模式,SLOW,模式,非鎖相環(huán)模式。,CPU,等直接使用原始時鐘、或原始時鐘的分頻工作。,此模式工作時鐘頻率低而使功耗低，并且鎖相環(huán)不工作也使功耗降低。,用戶可以在,PLL,開的情況下通過改變,CLKSLOW,寄存器的,SLOW_BIT,位使能低速模式來改變頻率。,在低速模式下，,FCLK,為外部時鐘的分頻。如圖,7-9.,3.,電源管理,4,種電源管理模式,SLOW,模式

12、（續(xù)）,NORMAL,模式,-SLOW,模式,:SLOW_BIT=1,并不切斷,MPLL,3.,電源管理,4,種電源管理模式,SLOW,模式（續(xù)）,SLOW,模式,-NORMAL,模式,:,需要等待,PLL,鎖定后,FCLK,才會改變，鎖定期間,FLCK,停止。,3.,電源管理,4,種電源管理模式,Power_OFF,模式,部分引腳狀態(tài),時鐘模塊斷電，除了喚醒電路之外所有部分均不供電。,系統(tǒng)需分成兩部分供電。此模式功耗最低。,用中斷喚醒。（,1,）外部中斷,EINT0-15,；（,2,）實時鐘報警中斷。,（必須設(shè)置有外中斷）,3.,電源管理,4,種電源管理模式,Power_OFF,模式（續(xù)）,

13、-,對電源的控制,VDDi,和,VDDiarm,功率控制,VDDi,和,VDDiarm,被關(guān)閉，這由,PWREN,引腳控制。,如果,PWREN,信號有效,(H),，,VDDi,和,VDDiarm,由外部電壓供電；如果,PWREN,信號無效,(L),，,VDDi,和,VDDiarm,關(guān)閉。,注：除,VDDi,VDDiarm,VDDi_MPLL and VDDi_UPLL,外的所有電源必須繼續(xù)供電,。,3.,電源管理,4,種電源管理模式,Power_OFF,模式（續(xù)）,-,用于喚醒的,EINT15:0,只有如下條件下,S3C2410,才會被才掉電模式喚醒：,電平信號或者邊沿信號出現(xiàn)在,EINTn,

14、輸入引腳且被確認。,EINTn,輸入引腳被配置成外部中斷。,nBATT-FLT,位為高電平。,一旦喚醒后，相應的,EINTn,引腳將不再用于喚醒，即此引腳又可以重新作為一個外部中斷源使用,。,3.,電源管理,4,種電源管理模式,Power_OFF,模式（續(xù)）,-,電池失效信號,Power_OFF,模式（續(xù)）,-ADC Power Down,nBATT_FLT,有如下兩個功能：,非掉電模式下，,nBATT_FLT,將產(chǎn)生中斷請求，低電平觸發(fā)。,掉電模式下，,nBATT_FLT,的低電平將會禁止從掉電模式下喚醒，所以任何喚醒源會被屏蔽，這能保護電量低引起的系統(tǒng)故障。,ADCCON,寄存器中有一個額

15、外的掉電位，如果,S3C2410,進入掉電模式，,ADC,將進入自己的,POWERDOWN,模式。,主要內(nèi)容,時鐘與電源管理概述,時鐘發(fā)生器,電源管理,時鐘與電源管理特殊功能寄存器,4.,時鐘與電源管理特殊功能寄存器,6,個特殊功能寄存器,寄存器,R/W,描 述,初值,偏址,LOCKTIME,R/W,PLL,鎖定時間寄存器,0 x00FFFFFF,0 x00,MPLLCON,R/W,MPLL,配置寄存器,0 x0005C080,0 x04,UPLLCON,R/W,UPLL,配置寄存器,0 x00028080,0 x08,CLKCON,R/W,時鐘控制寄存器,0 x0007FFF0,0 x0C,

16、CLKSLOW,R/W,慢時鐘控制寄存器,0 x00000004,0 x10,CLKDIVN,R/W,時鐘比控制寄存器,0 x00000000,0 x14,4.,時鐘與電源管理特殊功能寄存器,鎖定時間計數(shù)寄存器,MPLL,及,UPLL,控制寄存器,注：,1,、盡管可以根據(jù)公式設(shè)置,PLL,，但是我們推薦僅使用推薦表里面的值，如果要使用其他值，請與我們聯(lián)系。,2,、如果要同時設(shè)置,UPLL,和,MPLL,，請先設(shè)置,UPLL,，然后設(shè)置,MPLL,，且至少要間隔,7,個時鐘周期。,4.,時鐘與電源管理特殊功能寄存器,時鐘控制寄存器,4.,時鐘與電源管理特殊功能寄存器,SLOW,時鐘控制寄存器,4.,時鐘與電源管理特殊功能寄存器,時鐘分頻控制寄存器,總結(jié),時鐘與電源管理的功耗管理,如何選擇時鐘源，鎖相環(huán),4,種電源管理模式的特點及轉(zhuǎn)換,6,個特殊功能寄存器的設(shè)置,