s3c2440x系统时钟设置及定时器的设置与应用

一、s3c2440时钟介绍

s3c2440中有三种时钟：FCLK,HCLK,PCLK。

     FCLK用于CPU核；HCLK用于AHB（Advanced High Performance Bus）总线上的设备，如CPU核、存储器控制器、中断控制器、LCD控制器、DMA和USB主机模块等；PCLK用于APB（Advanced Peripheral Bus）总线上的设备，如WATCHDOG、IIS、I2C、PWM定时器、MMC接口、ADC、UART、GPIO、RTC和SPI。

s3c2440中有两个PLL来设置时钟，分别为：MPLL和UPLL。MPLL用于设置上述的三种时钟，而UPLL专用于USB设备。

下面介绍MPLL是如何工作的，先看下图。

（1）在上电时，PLL没有启动，FCLK即等于外部输入的时钟，称为Fin（在我用的mini2440板子上，Fin=12MHz）。

（2）上电几毫秒后，晶振（OSC）输出稳定，FCLK=Fin，nRESET信号恢复高电平以后，CPU开始执行命令。

（3）程序中设置MPLL的相关寄存器，来设定FCLK的值和FCLK、HCLK和PCLK的比例。程序执行到此处后，MPLL启动。此时需要一段时间（Lock Time），MPLL输出才会稳定。

（4）Lock Time之后，MPLL输出正常，CPU工作在新的FCLK之下。

二、时钟设置方式

设置时钟需要设置以下四个寄存器。其中：

LOCKTIME用来设置锁定时长，

MPLLCON用来设置FCLK的值，

CLKDIVN和CAMDIVN这两个寄存器来设置HCLK和PCLK的值（它们为FLCK的分频）。

1.LOCKTIME

这个寄存器时设置上面提到的那个LockTime的长短的，一般设为默认就好。

2.MPLLCON

上面的PLLCON其实代表MPLLCON和UPLLCON两个寄存器，它们的格式一样。

这个寄存器用来设置FCLK的值，它的值是根据这个寄存器和Fin来确定的，确定方式如下公式：

上面的Fout的值即为FCLK的值。上面的MDIV、PDIV、SDIV和上面寄存器中的位相对应。

如果我们要设置FCLK为200MHz，那么根据公式，我们需要设置MPLLCON寄存器为：0x0005c012。

3.CLKDIVN

这个寄存器中的[3]位用来设置UCLK；[2:1]位用来设置HCLK与FCLK的比例；[0]位用来设置PCLK和HCLK的比例。

4.CAMDIVN

这个寄存器一般只需要用到[9]HCLK4_HALF和[8]HCLK3_HALF，这两位结合CLKDIVN寄存器中的[2:1]HDIVN和[0]PDIVN来设置FCLK、HCLK和PCLK的分频比例。这四个参数的设置和比例的关系如下图：

若我们需要配置三者的分频比例为1:2:4，那么就要设置CLKDIVN寄存器为：0x00000003；CAMDIVN为默认。

至此，我们就完成了FCLK HCLK PCLK这三个时钟的设置。

注意：韦东山的《嵌入式linux应用开发完全手册》一书中说“如果HDIVN非0，CPU的总线模式应该从“fast bus mode”变为“asynchronous bus mode”，这可以通过如下指令来完成。。。”所以我们在程序中需要加上下面的代码。

上面提到的指令：mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0

orr   r0,   r0, #R1_nF : OR : R1_iA     @R1_nF : OR : R1_iA 等于 0xC0000000.

mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0

三、PWM定时器的使用

s3c2440中有5个16位定时器，其中定时器0、1、2/3具有PWM的功能，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。

定时器的使用步骤：

（1）以PCLK通过设置TCFG0和TCFG1来确定某个定时器的工作频率。

（2）通过TCNTBn、TCMPBn寄存器来确定计数初值和比较值。

（3）通过设置TCON寄存器来设定各个定时器工作方式。

（4）通过设置TCON寄存器来手动装入计数初值和比较值。

（5）通过设置TCON寄存器来开启定时器。

（6）通过读TCNTO寄存器中的数据来获取当前定时器中的数值。

下图为定时器工作流程

     定时器的具体使用步骤如下：

1.设置定时器的工作频率

定时器部件的时钟源为PCLK，该时钟信号先经过8位预分频（通过配置TCFG0寄存器来确定预分频倍数），然后再经过一次分频（通过配置TCFG1寄存器来确定分频倍数），这次的分频倍数只能是2、4、8、16中的一个。经过两次分频，得到定时器的工作频率。

  

    若PCLK=50MHz，我们想设置Timer0的工作频率为31500Hz，那么50MHz/(99+1)/16=31500Hz。根据上面的数值我们需要设置TCFG0为99，TCFG1为0x03。

2.设置定时器初值

设定定时器的两个初值，分别为初始计数值、比较值。初始计数值由TCNTBn（n为0-4，表示5个定时器）来决定，比较值由TCMPBn来决定。下面用定时器0为例。

计数初值和比较值需要先手动传入定时器内部的寄存器中，然后当计数器启动后，内部计数寄存器在初值基础上进行不断地减一操作。当减到比较值时，如果我们设定了输出反转（用TCON寄存器设置）的话，输出电平会反转。计数值继续减一，减到0时，如果设置了翻转，那么电平会翻转，如果使能了对应定时器中断（取消INTMSK寄存器中对应定时器的中断屏蔽，并且通过设置状态寄存器CSRP开启总中断），那么会产生中断。然后根据设定（用TCON寄存器设置），确定是否自动装入初值和比较值。这些操作在后面会详细介绍。

上面设置工作频率为315MHz，由于计数初值进行减一操作，如果希望每0.5s为一个计数周期，那么计数初值应设为15625，即TCNTB0=15625。如果我们想控制PWM的占空比，我们可以设置比较值来控制，如占空比为50%，比较值就为初值的一半，即TCMPB0=7812。

3.设置定时器的工作方式，并手动传入初值，然后开启定时器

通过TCON寄存器来设置定时器工作方式的设置包括：输出是否反转，是否自动重装。手动传入初值和开启/关闭定时器也都是通过TCON寄存器完成的。

这里只截取了其中关于Timer0的[0-7]位，它的[8-22]位是关于Timer1-4的。

[0]开启或关闭定时器0

[1]手动更新计数初值和比较值，即：将TCNTB0和TCMPB0的值传入Timer0的内部寄存器。

[2]输出是否反转

[3]是否自动重装，当内部寄存器计数值为零时，如果该位是能，那么计数初值和比较值会自动传入定时器中。

[4]死区使能，这个我没用到，没有研究。

启动定时器0的步骤如下：

（1）用TCON设置好是否反转，是否自动重装

（2）通过INTMSK寄存器开启/屏蔽Timer0的中断请求，通过状态寄存器CPSR开启/屏蔽IRQ/FIQ中断响应。

（3）使能TCON的[1]位，手动更新。

（4）使能TCON的[0]位，开启定时器0，此处注意[1]位应为0（关掉手动更新）。

4.通过TCNTO寄存器来获取当前定时器中的计数数值。

至此，PWM发生器的设置与启动就完成了。下面贴出了上文相关的一些程序代码。完整的程序我已经上传到了CSDN的下载区（不需要下载积分），链接如下：

点击打开原程序资源链接

该程序是以我上上篇博客中的程序为基本写的，有不明白的地方可以点击下面的链接进行查看：

点击打开博客链接

时钟设置程序（head2.S文件）：

FCLK=200MHz，HCLK=100MHz，PCLK=50MHz

<span style="color:#996633;">clock_init:        ldr r1, =0x00000003     @FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4        ldr r0, =0x4c000014     @address of register named CLKDIVN        str r1, [r0]        mrc p15, 0, r1, c1, c0, 0        orr r1, r1, #0xc0000000        mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0        ldr r1, =0x0005c012     @FCLK=200MHZ        ldr r0, =0x4c000004     @address of register named MPLLCON        str r1, [r0]        mov pc, lr</span>

定时器0的初始化程序(init.c文件)：

设置Timer0和Timer1两个定时器的定时周期均为0.5s，Timer0设置了比较值，而且板子上Timer0连接到蜂鸣器上，当TOUT0（Timer0的PWM输出端口）输出为高电平时，蜂鸣器响。Timer1对应的中断开启。

/* * enable timer1 interrupt  */void init_irq( ){    INTMSK   &= (~(1<<11));}

<span style="color:#996633;">/* *init timer0 to auto load initial numbers and every 0.5s to produce an interrupt */void timer_init(void){        GPBCON |= GPB0_TOUT0;        TCFG0 = 99;        TCFG1 = 0x33;        TCNTB0 = 15625;        TCMPB0 = 13000;        TCNTB1 = 15625;        TCON |= ((1<<1) | (1<<9));        TCON = 0x090d;}</span>

Timer1的中断服务程序（timer.c文件）：

当中断发生时，连接LED的GPIO口电平会反转，即mini2440上的LED灯会每隔0.5s进行亮灭交替。

<span style="color:#996633;">void Timer1_Handle(void){        if(INTOFFSET ==11)        {                GPBDAT = ~GPBDAT;        }        SRCPND = 1<<INTOFFSET;        INTPND = INTPND;}</span>