基于ADSP-BF531处理器的时钟及锁相环

 一、     时钟      及     锁相环    

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。

 基于ADSP_BF531处理器的时钟及锁相环_设计制作_嵌入式技术

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)

名称描述
15:6-未用
5:4CSEL内核时钟选择
00:CCLK=VCO/1;
01:CCLK=VCO/2;
10:CCLK=VCO/4;
11:CCLK=VCO/8。
3:0SSEL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)

名称描述
15SPORT_HYS添加250mV滞后电压到SPORT 输入脚
14:9MSELVCO倍频因子
0:64倍频
N=1~63:N倍频
8BYPASS跳过PLL
0:不跳过PLL(PLL有效)
1:跳过 PLL
7OUT_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
6IN_DELAY输入延迟
5PDWM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
3STOPCK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
1PLL_OFFPLL 电源控制
0:开启PLL 电源
1:关断PLL 电源
0DF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)

名  称描  述
15:8-未使用
7VSTAT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
6CORE_IDLE内核停止状态
5PLL_LOCKED锁相环锁住
4SLEEP休眠
3DEEP_SLEEP深度休眠
2AC  TI     VE_PLLDISAB  LED      激活模式,PLL禁止
1FULL_ON所有均使能
0AC 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CCLKSCLK允许  DMA     访问
全速使能使能使能L1
活动使能使能使能L1
休眠使能禁止使能
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。

 基于ADSP_BF531处理器的时钟及锁相环_设计制作_嵌入式技术

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)

名称描述
15:9-未用
8WAKERTC 唤醒设置
0:不允许RTC唤醒
1:允许RTC唤醒
7:4VLEV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
3:2G  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
1:0FREQ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


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