,*,*,第六章 时钟与电源管理,主要内容,时钟与电源管理概述,时钟发生器,电源管理,时钟与电源管理特殊功能寄存器,1.,时钟与电源管理概述,模块组成,时钟与电源管理模块,1.,时钟与电源管理概述,特点描述,两个锁相环（,PLL,）,主锁相环,（,MPLL,）,USB,锁相环,（,UPLL,）,UCLK,（,48M,）,用于,USB,电源为,2.0V,时，最高频率,266MHz,；,电源为,1.8V,时，最高频率为,200MHz,1.,时钟与电源管理概述,具有,4,种电源管理模式：,NORMAL,模式,SLOW,模式,IDLE,模式,Power_OFF,模式,锁相环工作,为,CPU,和所有片内外设提供时钟,此模式系统功耗最大,锁相环不工作,CPU,等直接使用原始时钟、或原始时钟的分频工作,此模式工作时钟频率低而使功耗低，并且锁相环不工作也使功耗降低,停止为,CPU,提供时钟，,CPU,不工作（其外设均工作）,退出方法：,任何中断请求可唤醒,CPU,工作，退出空闲模式,时钟模块断电，除了唤醒电路之外所有部分均不供电,系统需分成两部分供电此模式功耗最低,退出方法：用中断唤醒必须设置外中断,1.,时钟与电源管理概述,功耗管理,静态功耗（,忽略,）,基于,CMOS,电路芯片的功耗,动态功耗,（,门电路电容充放电,）,动态频率调节：,由,频率调度程序,负责在运行过程中针对不同的运算要求，,动态调度系统时钟的频率,，以达到降低功耗的目的。
例如：,S3C2410A,中的,MPLL,，在外接时钟源频率已经固定的情况下，通过,软件,设置特殊功能寄存器,MPLLCON,，改变输出的时钟频率用于,USB,的,UPLL,，通常使用,48MHz,，不改变与电源电压的平方成正比,时钟信号的频率成正比,1.,时钟与电源管理概述,功耗管理（续）,S3C2410A,节能功耗管理,对于某些应用场合，,事先,确定工作频率，在初始化时设定锁相环对应参数，启动后就工作在较低的频率,NORMAL,模式，通过,设置,CLKCON,的值，把不使用的外设或控制器的时钟信号切断，以节省功耗,IDLE,模式下，,停止,到,ARM920T,的时钟,在,Power_OFF,模式下，,切断,除唤醒逻辑外的全部片内外设电源,S3C2410A,中，,FCLK,是主时钟，可以由,软件调节时钟分频比,，产生不同频率的,HCLK,和,PCLK,，以适应不同的方案，减少功耗1.,时钟与电源管理概述,时钟与电源管理用到的,S3C2410A,引脚信号,如书,P194,页表,6-1,注意,:,nRSTOUT,，,PWREN,，,OM3:2,C LKOUT1:0,主要内容,时钟与电源管理概述,时钟发生器,电源管理,时钟与电源管理特殊功能寄存器,2.,时钟发生器,时钟与电源管理结构框图,电源管理模块,MPLLCLK,晶振,外部时钟,振荡放大器,UCLK,FCLK,PCLK,FCLK,时钟源、,MPLL,、,UPLL,、时钟控制器、电源控制器等,2.,时钟发生器,时钟源的选择,S3C2410,的时钟可以选用晶振,(XTAL),，也可以使用外部时钟（,EXTCLK,），由系统复位时，在复位信号上升沿对引脚,OM3,、,OM2,所测的状态来确定。
其对应关系如下表所示,OM3:2,值,主时钟源,USB,时钟源,00,晶振（,XTIpll,XTOpll,）,晶振（,XTIpll,XTOpll,）,01,晶振（,XTIpll,XTOpll,）,EXTCLK,10,EXTCLK,晶振（,XTIpll,XTOpll,）,11,EXTCLK,EXTCLK,2.,时钟发生器,S3C2410A,片外时钟源的连接,虽然在,启动,MPLL,就接通，但是,MPLL,的输出,Mpll,，在,软件,写一个合法的设置值到,MPLL,控制寄存器,以前,，,不会作为系统时钟,在合法的值设置以前，从,外部晶振或,EXTCLK,来的时钟源将被直接的用作,系统的时钟,当,OM1:0=11,时，,OM3:2,被用作确定测试模式2.,时钟发生器,锁相环（,两个锁相环,MPLL,和,UPLL,）,通过,MPLLCON,，,UPLLCON,寄存器中设置,PDIV,（预分频控制器），,MDIV,（主分频控制器），,SDIV,（后分频控制器）改变,MPLL,和,UPLL,输出信号的,Mpll,和,Upll,的频率在程序中可以,随时修改,寄存器的值，用于实现动态调整时钟频率的目的。
2.,时钟发生器,锁相环输出频率（,Mpll,和,Upll,计算方法相同,）,Mpll=,（,mFin,）,/,（,p2,S,）,m=MDIV,8,，,p=PDIV,2,，,s=SDIV,例,6.1,三星公司给出的一组推荐值如表,6-3,在实际设置,MPLL,时，应满足如下关系：,FCLK,频率,=3,倍晶振频率或,3,倍,EXTCLK,2.,时钟发生器,时钟控制逻辑,时钟控制逻辑的功能：确定被使用的时钟源自动插入锁定时间：当,MPLL,被,设置成一个新的频率值,时，时钟控制逻辑依据锁定时间计数寄存器,LOCKTIME,中设定的锁定时间参数，,自动插入锁定时间,加电,Reset,后，由于刚加电后,MPLL,和,UPLL,都不稳定，在写新值到寄存器之前，直接用外部时钟作为系统时钟用户通过软件也应该写相同的值到寄存器在,NORMAL,模式下，依据,M_LTIME,锁定时间参数，自动插入锁定时间2.,时钟发生器,时钟控制逻辑（续）,USB,主接口和设备接口需要,48M,的时钟在,S3C2410,中，是通过,UPLL,来产生这一时钟的，,UCLK,只有在,UPLL,配置好后才会生效2.,时钟发生器,时钟控制逻辑（续）,S3C2410,支持三者之间的比率可选，这个比率是由,CLKDIVN,寄存器的,HDIVN,和,PDIVN,决定的。
在,NORMAL,模式下，,FCLK=Mpll,；,在,SLOW,模式下，,FCLK=,（晶振或,EXTCLK,）,/,分频因子FCLK,用于,ARM920T.,HCLK,用于,AHB,总线包括,ARM920T,，存储控制器，中断控制器，,LCD,控制器，,DMA,和,USB,主机PCLK,用于,APB,总线包括外设如,WDT,IIS,I2C,PWM,PWM TIMER,MMC,ADC,UART,GPIO,RTC,SPI,主要内容,时钟与电源管理概述,时钟发生器,电源管理,时钟与电源管理特殊功能寄存器,3.,电源管理,电源管理模式的转换,S3C2410,有,4,种电源管理模式，不允许自由转换合法转换如下图Power_OFF,SLOW,（,SLOW_BIT=1,）,IDLE,NORMAL,（,SLOW_BIT=0,）,复位,EINT15:0,、,RTC alarm,EINT23:0,、,RTC alarm,IDLE_BIT=1,SLOW_BIT=1,SLOW_BIT=0,POWER_OFF BIT=1,3.,电源管理,4,种电源管理模式,NORMAL,模式,IDLE,模式,全部片内外设，都可以操作，这是功耗最大。
允许用户通过软件控制片内外设时钟，以减少功耗时钟控制寄存器,CLKCON2=1,到,ARM920T,的时钟,FCLK,被停止当,EINT23:0,或者,RTC,报警中断或其他中断激活时，退出,IDLE,3.,电源管理,4,种电源管理模式,SLOW,模式,非锁相环模式CPU,等直接使用原始时钟、或原始时钟的分频工作此模式工作时钟频率低而使功耗低，并且锁相环不工作也使功耗降低用户可以在,PLL,开的情况下通过改变,CLKSLOW,寄存器的,SLOW_BIT,位使能低速模式来改变频率在低速模式下，,FCLK,为外部时钟的分频如图,7-9.,3.,电源管理,4,种电源管理模式,SLOW,模式（续）,NORMAL,模式,-SLOW,模式,:SLOW_BIT=1,并不切断,MPLL,3.,电源管理,4,种电源管理模式,SLOW,模式（续）,SLOW,模式,-NORMAL,模式,:,需要等待,PLL,锁定后,FCLK,才会改变，锁定期间,FLCK,停止3.,电源管理,4,种电源管理模式,Power_OFF,模式,部分引脚状态,时钟模块断电，除了唤醒电路之外所有部分均不供电系统需分成两部分供电此模式功耗最低。
用中断唤醒1,）外部中断,EINT0-15,；（,2,）实时钟报警中断必须设置有外中断）,3.,电源管理,4,种电源管理模式,Power_OFF,模式（续）,-,对电源的控制,VDDi,和,VDDiarm,功率控制,VDDi,和,VDDiarm,被关闭，这由,PWREN,引脚控制如果,PWREN,信号有效,(H),，,VDDi,和,VDDiarm,由外部电压供电；如果,PWREN,信号无效,(L),，,VDDi,和,VDDiarm,关闭注：除,VDDi,VDDiarm,VDDi_MPLL and VDDi_UPLL,外的所有电源必须继续供电,3.,电源管理,4,种电源管理模式,Power_OFF,模式（续）,-,用于唤醒的,EINT15:0,只有如下条件下,S3C2410,才会被才掉电模式唤醒：,电平信号或者边沿信号出现在,EINTn,输入引脚且被确认EINTn,输入引脚被配置成外部中断nBATT-FLT,位为高电平一旦唤醒后，相应的,EINTn,引脚将不再用于唤醒，即此引脚又可以重新作为一个外部中断源使用,3.,电源管理,4,种电源管理模式,Power_OFF,模式（续）,-,电池失效信号,Power_OFF,模式（续）,-ADC Power Down,nBATT_FLT,有如下两个功能：,非掉电模式下，,nBATT_FLT,将产生中断请求，低电平触发。
掉电模式下，,nBATT_FLT,的低电平将会禁止从掉电模式下唤醒，所以任何唤醒源会被屏蔽，这能保护电量低引起的系统故障ADCCON,寄存器中有一个额外的掉电位，如果,S3C2410,进入掉电模式，,ADC,将进入自己的,POWERDOWN,模式主要内容,时钟与电源管理概述,时钟发生器,电源管理,时钟与电源管理特殊功能寄存器,4.,时钟与电源管理特殊功能寄存器,6,个特殊功能寄存器,寄存器,R/W,描 述,初值,偏址,LOCKTIME,R/W,PLL,锁定时间寄存器,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,时钟控制寄存器,0 x0007FFF0,0 x0C,CLKSLOW,R/W,慢时钟控制寄存器,0 x00000004,0 x10,CLKDIVN,R/W,时钟比控制寄存器,0 x00000000,0 x14,4.,时钟与电源管理特殊功能寄存器,锁定时间计数寄存器,MPLL,及,UPLL,控制寄存器,注：,1,、尽管可以根据公式设置,PLL,，但是我们推荐仅使用推荐表里面的值，如果要使用其他值，请与我们联系。
2,、如果要同时设置,UPLL,和,MPLL,，请先设置,UPLL,，然后设置,MPLL,，且至少要间隔,7,个时钟周期4.,时钟与电源管理特殊功能寄存器,时钟控制寄存器,4.,时钟与电源管理特殊功能寄存器,SLOW,时钟控制寄存器,4.,时钟与电源管理特殊功能寄存器,时钟分频控制寄存器,总结,时钟与电源管理的功耗管理,如何选择时钟源，锁相环,4,种电源管理模式的特点及转换,6,个特殊功能寄存器的设置,。