A DSP -BF531处理器使用来自外部 晶体 的正弦输入,或经过缓冲整形的外部时钟。如果使用外部时钟,该时钟信号应是TTL兼容信号,而且正常运行时,此时钟不能停止、改变、或低于指定的频率。此外部时钟应连到DSP的CLKIN引脚,且XTAL引脚必须悬空。
由于ADSP-BF531处理器有片内振荡 电路 ,所以也可以使用外部 晶振 。外部晶振应当连接到CLKIN和XTAL引脚,并与两个 电容 相连。电容值取决于晶振的类型,应当由晶振厂商提供。内核时钟(CCLK)和系统外设时钟(SCLK)可由输入时钟(CLKIN)信号获得,如图5-1所示。用户通过设置PLL_CTL中的倍频因子,可使片上PLL倍频CLKIN信号, CLKIN与倍频因子的乘积为PLL输出(VCO)的中间时钟,内核时钟(CCLK)和系统外设时钟(SCLK)就是由VCO产生。
图5-1 PLL 结构框图
用户可以通过四个MMR 寄存器 来操作或者读取PLL的状态。分别为分频寄存器(PLL_DIV),PLL控制寄存器(PLL_CTL),PLL状态寄存器(PLL_STAT)和PLL锁定计数寄存器(PLL_LOCKCNT)。四个寄存器都是16位的,访问时候需要注意对齐问题。
表5-1 PLL_DIV(地址:0X FFC 0 0004 复位值0x0005)
位 | 名称 | 描述 |
15:6 | - | 未用 |
5:4 | CSEL | 内核时钟选择 00:CCLK=VCO/1; 01:CCLK=VCO/2; 10:CCLK=VCO/4; 11:CCLK=VCO/8。 |
3:0 | SSEL | 系统时钟选择 0000:保留 1~15:SCLK= VCO / X |
表5-2 PLL_CTL(地址:0XFFC0 0000 复位值0x1400)
位 | 名称 | 描述 |
15 | SPORT_HYS | 添加250mV滞后电压到SPORT 输入脚 |
14:9 | MSEL | VCO倍频因子 0:64倍频 N=1~63:N倍频 |
8 | BYPASS | 跳过PLL 0:不跳过PLL(PLL有效) 1:跳过 PLL |
7 | OUT_DELAY | 输出延迟 0:输出不延迟 1:PLL 到外部时钟输出,添加200ps的延迟 |
6 | IN_DELAY | 输入延迟 |
5 | PDWM | 掉电模式 0:所有内部时钟掉电 1:所有内部时钟开启 |
4 | - | 未用 |
3 | STOPCK | 内核时钟停止 0:内核时钟正常运行 1:内核时钟停止 |
2 | - | 未用 |
1 | PLL_OFF | PLL 电源控制 0:开启PLL 电源 1:关断PLL 电源 |
0 | DF | 输入时钟二分频使能 0:输入时钟直接连PLL; 1:输入时钟二分频后连PLL。 |
表5-3 PLL_STAT(地址:0XFFC0 000C 复位值0x00A2 只读)
位 | 名 称 | 描 述 |
15:8 | - | 未使用 |
7 | VSTAT | 电压调节器指示 0:电压调节器未达到编程电压 1:电压调节器达到了编程电压 |
6 | CORE_IDLE | 内核停止状态 |
5 | PLL_LOCKED | 锁相环锁住 |
4 | SLEEP | 休眠 |
3 | DEEP_SLEEP | 深度休眠 |
2 | AC TI VE_PLLDISAB LED | 激活模式,PLL禁止 |
1 | FULL_ON | 所有均使能 |
0 | AC TIVE_PLLENABLED | 激活模式,PLL使能 |
当用户改变锁相环输出频率时,锁相环需要一段过渡时间,来稳定到新的输出频率,PLL_LOCKCNT寄存器所定义的时钟计数就是设置新的时钟频率后,锁相环锁定需要的周期数。
二、 电源管理
1. 动态电源管理控制器
ADSP-BF531的动态电源管理控制器(DPMC)与PLL结合,使用户能够动态地控制处理器的性能和功耗。用户可以利用DPMC提供下面的功能,对性能和功耗进行控制。
多种运行模式——ADSP-BF531有4种不同的运行模式,每个模式的性能和功耗都不同;
外设时钟——用户可以控制外设时钟的关断和接通,当一个外设处于空闲或者未被使用时,可以节省功耗;
电压控制——ADSP-BF531提供一个片上电压调节器,利用buck技术,它能够操纵Blackfin处理器内核的内部电压,从而进一步降低功耗。
2. 运行模式
ADSP-BF531有4种运行模式,每种模式有不同的性能/功耗特性,此外,动态功率管理有动态地改变处理器内核供电电压的控制功能,进一步降低功耗。控制每一个ADSP-BF531处理器外设的时钟也能降低功耗,表5-4总结了各种模式的运行特性。
表5-4 运行模式
运行模式 | 省电 | PLL状态 | PLL旁路 | CCLK | SCLK | 允许 DMA 访问 |
全速 | 无 | 使能 | 否 | 使能 | 使能 | L1 |
活动 | 中 | 使能 | 是 | 使能 | 使能 | L1 |
休眠 | 高 | 使能 | 否 | 禁止 | 使能 | |
深度休眠 | 最大 | 禁止 | 禁止 | 禁止 |
(1) 全速模式
全速模式是Blackfin的最高性能模式。在该模式中,PLL被全能并且不被旁路,该模式是Blackfin正常执行时的状态,处理器和所有被使能的外设以全速运行。在该模式下,输入时钟(CLKIN)对内核时钟(CCLK)的频率比不能被改变。DMA存取可用于L1 存储器 ,处理器可以从全速模式切换到活动、休眠或深度休眠模式。
(2) 活动模式
在此模式下,PLL被使能,但被旁路。因为PLL被旁路,处理器内核时钟(CCLK)和系统时钟(SCLK)运行于输入时钟(CLKIN)频率下。在此模式下,CLKIN到CCLK倍频可变,直到进入全速运行模式。通过适当地配置L1存储器,可以进行DMA访问。
在激活模式下,通过PLL控制寄存器(PLL_CTL)能够禁止PLL。如果被禁止,在转换到全速或休眠模式前必须被使能。
(3) 休眠模式
休眠运行模式通过关闭处理器内核(CCLK)的时钟来降低功耗,然而PLL和系统时钟(SCLK)仍在运行。一般通过外部事件或RTC活动来唤醒处理器。此模式下唤醒的出现将会使处理器检查PLL控制寄存器(PLL_CTL)中旁路位(BYPASS)的值。如果旁路位被关闭,处理器将切换到全速运行模式。如果旁路位使能,处理器将切换到活动运行模式。
休眠模式时,系统DMA不支持对L1存储器的访问。在休眠模式下,一个唤醒事件可以使处理器切换到下面两个模式之一:
如果PLL_CTL中的BYPASS位被置位,则进行活动模式;
如果PLL_CTL中的BYPASS位被清零,则进行全速模式。
(4) 深度休眠模式
深度休眠模式通过停止PLL、CCLK和SCLK,达到最省电效果。在该方式中,除了 实时时钟 (RTC)外,处理器内核以及所有其他外设都被禁止。该模式下不支持DMA。
在深度休眠模式中,DEEP_SLEEP输出管脚输出有效电平。深度休眠方式只能被RTC中断或硬件复位事件激活。一个RTC中断使处理器切换到活动模式,一次硬件复位启动硬件复位序列。在深度休眠方式中,S DRAM 的定时信号被关闭。在进入深度休眠方式之前,软件应该保证将SD RAM 中重要信息转换到其他存储器中。
3. 片上内 核电 压调节器
处理器内部提供了一个 开关 模式电压调节器,只需要几个外部元件,就可以组成一个电压可以设置的动态 电源模块 ,为内核供电。这样,我们就可以根据不同的处理能力需求,来控制内核电压,达到按需供电的目的。以节约能量。如图5-2所示,图中 VR OUT为内部调节器PWM 输出,与PMOS、蓄能 电感 、肖特基 二极管 以及几个相关的电容,组成典型的BUCK电路。
当然,在不需要功率控制的情况下,这一部分电路也可以省略,可以用一个固定输出的电路代替。MS531第一版就是采用SPX3819-1.2固定输出的 LDO 作为内核电源的。VCCINT的范围为0.85~1.30V,不同电压,能支持的最高频率也是不同的。如果要想更好的性能 ,就得保证较高的内核电压。
图5-2 电源调节器外部结构
VR_CTL 寄存器控制着所有的偏上内核电压调节参数,写入VR_CTL后,将会导致锁相环重新锁定。表5-5为VR_CTL寄存器各位的含义。
表5-5 VR_CTL(地址:0XFFC0 0008 复位值0x00DB)
位 | 名称 | 描述 |
15:9 | - | 未用 |
8 | WAKE | RTC 唤醒设置 0:不允许RTC唤醒 1:允许RTC唤醒 |
7:4 | VLEV | 设定内核电压级别 0000-0101:保留 0110:0.85V 0111:0.90V 1000:0.95V 1001:1.00V 1010:1.05V 1011:1.10V 1100:1.15V 1101:1.20V 1110:1.25V 1111:1.30V |
3:2 | G AI N | 电压输出增益控制,值越大电压调节速率越快,但是容易过冲 00:5 01:10 10:20 11:50 |
1:0 | FREQ | 调节器的频率,频率越高需要的电感和电容越小,但是会产生较强的E MI 00:旁路/不工作模式 01:333kHz 10:667kHz 11:1MHz |