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系统时钟和定时器

一.系统时钟

(1) FCLK：用于CPU核

      HCLK：用于AHB总线上设备：CPU核、存储器控制器、中断控制器、LCD控制器、DMA和USB主机模块

PCLK：用于APB总线上设备：WATCHDOG、IIS、I2C、PWM定时器、MMC接口、ADC、UART、GPIO、RTC和SPI

(2 )开发板时钟频率为12 MHZ,通过PLL提高系统时钟： S3C2440包括MPLL和UPLL，UPLL用于USB设备，MPLL用于FCLK、HCLK、PLCK，他们的设置方法类似。

(3 )上电→FCLK=Fin（外部输入时钟）→设置MPLL相关寄存器→等待（Lock Time:长短由寄存器LOCKTIME设定）→MPLL输出稳定，CPU工作在新的时钟FCLK下。

(4)设置MPLL需要设置下面几个重要寄存器：

LOCKTIME寄存器（LOCK TIME COUNT）用于设置lock time的长度。

      MPLLCON（Main PLL Control）寄存器用于设置FCLK与Fin的倍数

      CLKDIVN（CLOCK DIVIDER CONTROL）寄存器用于设置FCLK、HCLK、PCLK三者的比例

       CAMDIVN某些时钟比例需要设置。

二. PWM（pulse width modulation）定时器

 (1)S3C2440共有5个16位的定时器，其中定时器0、1、2、3有PWM功能，即它们都有一个输出引脚，可以通过定时器来控制引脚周期性的高、低电平变化；定时器4没有输出引脚。

（2）PLCK→2个8位预分频器（定时器0、1共用第一个定时器，2、3、4共用第二个）；→第二级分频（输出2分频，4分频，8分频，16分频或者外部时钟TCLK0/TCLK1）。

       这两次预分频都是通过设置TCFG0寄存器完成的。每个定时器工作在哪种频率下可以通过TCFG1寄存器来选择的。定时器内部控制逻辑的详细原理可参考数据文档。

       定时器的使用主要涉及两个寄存器：

TCFG0寄存器：位[7：0]，位[15：8]分别用于控制预分频器0，1；它们的值为0~255。经过分频器出来的时钟频率：PLCK/（TCFG0[7：0]+1或TCFG0[15：8]+1）。

TCFG1寄存器 ：设定相应定时器为经过分频器出来的时钟频率的几分频。

定时器工作频率= PLCK/（TCFG0[7：0]或TCFG0[15：8]+1）/几分频

TCNTBn/TCMPBn寄存器：这两个寄存器都只用到位[15:0]。TCNTBn中保存定时器的初始计数值，TCMPBn中保存比较值。它们的在启动定时器时，被传到定时器内部寄存器TCNTn，TCMPn中。

TCNTOn寄存器：n为0~4，内部寄存器TCNTn在其工作时钟下不断减1计数，可以通过读取TCNTOn寄存器得知其值。

TCON寄存器：它的功能如下：A.第一次启动定时器时，手动将TCNTBn/TCMPBn寄存器的值装入内部寄存器TCNTn，TCMPn中。B.启动，停止定时器。C.决定在定时器计数到达0时是否自动装入初值 。D.决定定时器的管脚TOUTn的输出电平是否反转。

三. WATCHDOG定时器

（1）工作原理：PLCK→2个8位预分频器（输出16分频，32分频，64分频，128分频或者外部时钟TCLK0/TCLK1）

   初始计数值写入 WTCNT→while(WTCNT==0)自动重新装载WTCNT=WTDAT,并可以产生中断信号，可以输出复位信号。WATDOG定时器工作频率=PCLK/（WTCON[15：8]+1）/几分频。大部分功能都在WTCON中设定

（2）其相关寄存器：

WTCON：用于设置预分频系数，选择工作频率，决定是否使能中断，是否启用WATDOG功能等，其寄存器具体操作可见数据手册。

WTDAT：用以决定WATCHDOG定时器的超时周期。

WTCNT：在启动WATDOG定时器前，必须往这个寄存器写入初始计数值，启动定时器后，它做减1操作，当计数器值达到0时，如果中断被使能的话，就发出中断，如果WATCHDOG功能被使能的话就发出复位信号，装载WTDAT寄存器的值并重新计数。

四. MPLL的定时器实验

首先启动MPLL，提高系统时钟，初始化存储控制器，使SDRAM工作在新的HCLK下，然后将定时器0设为0.5s产生一次，在中断程序里改变LED状态。

（1）设置/启动MPLL

clock_init函数用于设置MPLL，S3C2440一般输入时钟频率Fin为12MHZ,将FCLK，HCLK,PCLK分别设为200MHZ,100MHZ和50MHZ，三者比例为1:2:4。其中MPLLCON地址为0x4c000004，MDIV[19:12],PDIV[9:4],SDIV[1:0]。

代码如下：

#define S3C2440_MPLL_200MHZ ((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x02))<br /> /*<br /> * 对于MPLLCON寄存器，[19:12]为MDIV，[9:4]为PDIV，[1:0]为SDIV<br /> * 有如下计算公式：<br /> * S3C2440: MPLL(FCLK) = (2 * m * Fin)/(p * 2^s)<br /> * 其中: m = MDIV + 8, p = PDIV + 2, s = SDIV<br /> * 对于本开发板，Fin = 12MHz<br /> * 设置CLKDIVN，令分频比为：FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4，<br /> * FCLK=200MHz,HCLK=100MHz,PCLK=50MHz<br /> */<br /> void clock_init(void)<br /> {<br /> // LOCKTIME = 0x00ffffff; // 使用默认值即可<br /> CLKDIVN = 0x03; // FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4, HDIVN=1,PDIVN=1</p> <p> /* 如果HDIVN非0，CPU的总线模式应该从“fast bus mode”变为“asynchronous bus mode” */<br /> __asm__(<br /> "mrc p15, 0, r1, c1, c0, 0/n" /* 读出控制寄存器 */<br /> "orr r1, r1, #0xc0000000/n" /* 设置为“asynchronous bus mode” */<br /> "mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0/n" /* 写入控制寄存器 */<br /> );</p> <p>MPLLCON = S3C2440_MPLL_200MHZ; /* 现在，FCLK=200MHz,HCLK=100MHz,PCLK=50MHz */<br /> }<br />   

（2）设置存储控制器

/*<br /> * 设置存储控制器以使用SDRAM<br /> */<br /> void memsetup(void)<br /> {<br /> volatile unsigned long *p = (volatile unsigned long *)MEM_CTL_BASE;</p> <p> /* 这个函数之所以这样赋值，而不是像前面的实验(比如mmu实验)那样将配置值<br /> * 写在数组中，是因为要生成”位置无关的代码”，使得这个函数可以在被复制到<br /> * SDRAM之前就可以在steppingstone中运行<br /> */<br /> /* 存储控制器13个寄存器的值 */<br /> p[0] = 0x22011110; //BWSCON<br /> p[1] = 0x00000700; //BANKCON0<br /> p[2] = 0x00000700; //BANKCON1<br /> p[3] = 0x00000700; //BANKCON2<br /> p[4] = 0x00000700; //BANKCON3<br /> p[5] = 0x00000700; //BANKCON4<br /> p[6] = 0x00000700; //BANKCON5<br /> p[7] = 0x00018005; //BANKCON6<br /> p[8] = 0x00018005; //BANKCON7</p> <p> /* REFRESH,<br /> * HCLK=12MHz: 0x008C07A3,<br /> * HCLK=100MHz: 0x008C04F4<br /> */<br /> p[9] = 0x008C04F4;<br /> p[10] = 0x000000B1; //BANKSIZE<br /> p[11] = 0x00000030; //MRSRB6<br /> p[12] = 0x00000030; //MRSRB7<br /> }<br />    

（3）初始化定时器0 

/*<br /> * Timer input clock Frequency = PCLK / {prescaler value+1} / {divider value}<br /> * {prescaler value} = 0~255<br /> * {divider value} = 2, 4, 8, 16<br /> * 本实验的Timer0的时钟频率=100MHz/(99+1)/(16)=62500Hz<br /> * 设置Timer0 0.5秒钟触发一次中断：<br /> */<br /> void timer0_init(void)<br /> {<br /> TCFG0 = 99; // 预分频器0 = 99<br /> TCFG1 = 0x03; // 选择16分频<br /> TCNTB0 = 31250; // 0.5秒钟触发一次中断<br /> TCON |= (1<<1); // 手动更新<br /> TCON = 0x09; // 自动加载，清“手动更新”位，启动定时器0<br /> }</p> <p>

（4）定时器中断

前面调用timer0_init函数后，定时器0就开始工作，调用init_irq函数使能定时器0中断，设置CPSR寄存器，开启IRQ中断后，每当定时器0计数达到0时就触发中断。

/*<br /> * 定时器0中断使能<br /> */<br /> void init_irq(void)<br /> {<br /> // 定时器0中断使能<br /> INTMSK &= (~(1<<10));<br /> }<br />  

（5）ISP定时器0计数到达时就调用其服务程序：

void Timer0_Handle(void)<br /> {<br /> /*<br /> * 每次中断令4个LED改变状态<br /> */<br /> if(INTOFFSET == 10)<br /> {<br /> GPBDAT = ~(GPBDAT & (0xf << 5));<br /> }<br /> //清中断<br /> SRCPND = 1 << INTOFFSET;<br /> INTPND = INTPND;<br /> }<br />  

定时器0的中断使用SRCPND,INTPND寄存器中的位10来表示，中断服务程序Timer0_Handle先判断是否定时器0的中断，若是则反转LED状态。