LPC1114時鐘配置

要對LPC1114的時鐘進行配置，必須要了解它的時鐘結構，先來看一下它的時鐘結構圖，如下圖所示。

首先來看主時鐘，給主時鐘（main clock）提供選擇有4個源，分別是：內部RC振蕩器、未倍頻之前的PLL時鐘、內部看門狗時鐘、經過PLL倍頻之后的時鐘。由對主時鐘源選擇寄存器（MAINCLKSEL）的操作來進行選擇，同一時刻只能選擇一種時鐘做為主時鐘。下面就給出MAINCLKSEL寄存器的位結構（要注意，因為LPC1114是32位的，所以所有的寄存器都是32位的），如下表所示。

前面說過，一般情況下CPU內部都是要進行倍頻的，因此大多數時候該寄存器的值都會選擇11（0x03），執行語句“SYSCON->MAINCLKSEL=0x00000003”就可以了。

接下來看系統PLL時鐘，PLL即是頻率鎖相環的意思，PLL的功能很多，有興趣的可自行參考其它資料，這里主要利用它來實現倍頻的功能。從上圖中可以看出，供給PLL選擇的有2個源，一個是片內RC振蕩器，另一個是晶體振蕩器。由對系統PLL時鐘選擇寄存器（SYSPLLCLKSEL）的操作來進行選擇，同一時刻只能選擇一種時鐘做為輸入時鐘。下面給出SYSPLLCLKSEL寄存器的位結構，如下表所示。

一般情況下，為了提高時鐘精度都會選擇01（0x01），以選擇外部晶體振蕩器做為時鐘輸入。執行語句“SYSCON->SYSPLLCLKSEL=0x00000001”就可以了。

在時鐘結構圖中還可以看出，主時鐘分成6路供給不同的模塊。其中一路主時鐘經過系統時鐘分頻器（SYSAHBCLKDIV）后做為系統時鐘，提供給AHB。在LPC1114中，只有通用輸入輸出端口（GPIO）需要AHB。為了給不同速度的模塊（如內核、存儲器、APB等）提供時鐘，需要對SYSAHBCLKDIV寄存器進行操作，以對主時鐘進行分頻。下面給出SYSAHBCLKDIV寄存器的位結構，如下表所示。

從表中可以看出，分頻的最大值是255分頻。一般情況下，系統的默認值是1，即為AHB提供不分頻的主時鐘，也可執行語句“SYSCON->SYSAHBCLKDIV=0x00000001”來實現。剩余5個模塊（SPI0、UART、SPI1、WDT、CLKOUT）的時鐘也像系統時鐘一樣由主時鐘來分頻，只不過它們默認的分頻值為0，即默認不提供時鐘，也就是說剩余的5個模塊默認狀態下不工作，需要的時候再通過程序來打開，以降低功耗。

由上述可見，居于Cotex-M0內核的CPU由于強化了時鐘配置，所以在一般情況下要使用該類型的CPU，首要的任務就是為其配置正確的時鐘。下面就來討論一下如何通過程序來配置LPC1114的時鐘。

先給出一個時鐘初始化的函數，如下：

void SysCLK_config(void)

{

uint8_t i;

LPC_SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1 << 5); //給系統振蕩器上電

LPC_SYSCON->SYSOSCCTRL = 0x00000000; //系統振蕩器未旁路，1~12MHz輸入

for (i = 0; i < 200; i++) __nop(); //延時等待振蕩器穩定

LPC_SYSCON->SYSPLLCLKSEL = 0x00000001; //PLL輸入選擇外部晶體振蕩

LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN = 0x00;

LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN = 0x01; //先寫0后寫1更新時鐘源

while (!(LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN & 0x01)); //等待更新完成

LPC_SYSCON->SYSPLLCTRL = 0x00000013; //M=4、P=2，倍頻后的時鐘為48MHz

LPC_SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1 << 7); //給PLL上電

while (!(LPC_SYSCON->SYSPLLSTAT & 0x01)); //等待PLL鎖定

LPC_SYSCON->MAINCLKSEL = 0x00000003; //主時鐘選擇PLL倍頻后的時鐘

LPC_SYSCON->MAINCLKUEN = 0x00;

LPC_SYSCON->MAINCLKUEN = 0x01; //先寫0后寫1更新時鐘源

while (!(LPC_SYSCON->MAINCLKUEN & 0x01)); //等待更新完成

LPC_SYSCON->SYSAHBCLKDIV = 0x00000001; //AHB為1分頻，AHB時鐘為48MHz

LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= (1<<6); //使能GPIO時鐘

}

如果使用的是12MHz的外部晶振，該函數執行完后，LPC1114的時鐘被設置成為主時鐘48MHz，AHB時鐘48MHz，輸入輸出端口（GPIO）時鐘使能的狀態。

在上述程序中，PLL輸入選擇寄存器（SYSPLLCLKSEL），主時鐘選擇寄存器（MAINCLKSEL），AHB分頻選擇寄存器（SYSAHBCLKDIV）均在前面討論過，下面來看一下沒討論過的寄存器。先看“掉電配置寄存器（PDRUNCFG）”，下表是它的位結構。

從表中可以看出，系統振蕩器和系統PLL在默認情況下是掉電的，也就是說默認它們不處于工作狀態，要讓它們工作就必須給它們置0上電。所以要通過執行語句“SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1 << 5)”和“SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1 << 7)”來把SYSOSC和SYSPLL置0。

接下來看“系統振蕩器控制寄存器（SYSOSCCTRL）”，下表是它的位結構。

從表中可以看出，如果要讓系統振蕩器工作，則其第0位就應該選擇0，即不被旁路，只有在從外部直接輸入振蕩信號的情況下才會選擇旁路（比如使用有源晶振）。第1位用于選擇外部晶振的頻率范圍，使用12MHz時該位選擇0。執行語句“SYSCON->SYSOSCCTRL = 0x00000000”就可以實現上述配置，但實際上復位后的值就是該配置，也可不執行該語句。

從上述程序中還可以看出，在配置了時鐘后（無論是PLL時鐘還是主時鐘），都需要更新一下才能正常工作。而更新的操作則根據管方手冊，必須要給相應的允許寄存器“toggle”一下（即先向其寫0再緊接著寫1）。“系統PLL時鐘源更新允許寄存器（SYSPLLCLKUEN）”和“主時鐘源更新允許寄存器（MAINCLKUEN）”的位結構是一樣的，下表是MAINCLKUEN寄存器的位結構。

在主時鐘源及PLL時鐘源更改后，要緊接著及時更新相應的允許寄存器才能讓其正常工作。此外還要注意一點，“toggle”后需要查詢相應的允許寄存器是否已更新，若沒有就需要等待直到其更新為止（例如在更新PLL時鐘源更新允許寄存器SYSPLLCLKUEN后要執行語句“while (!(LPC_SYSCON->SYSPLLCLKUEN & 0x01));”，以等待其更新完成）。

接下來看一下PLL的配置，要讓PLL對輸入時鐘進行倍頻或分頻，就要配置“系統倍頻控制寄存器（SYSPLLCTRL）”，下表是該寄存器的位結構。

PLL的輸出頻率要符合下面的公式。

Fclkout為PLL的輸出頻率，Fclkin為外部晶振的頻率，FCCO的值必須在156MHz ~320MHz之間，M為倍頻的倍數，P值要符合要求。若以12MHz的晶振做為輸入，系統主時鐘要為48MHz，則M=4（MSEL=0011），P的值只能取2（PSEL=01）才能滿足公式要求。因此寄存器SYSPLLCTRL的值應該為10011（0x13），所以要配置此項只需要執行語句“SYSCON->SYSPLLCTRL = 0x00000013”就可以了。

在改變了PLL的倍頻之后，需要查詢“倍頻狀態寄存器（SYSPLLSTAT）”，看PLL鎖定了沒有，若沒有就需要等待直到其鎖定為止（執行語句“while (!(LPC_SYSCON->SYSPLLSTAT & 0x01));”）。下面是“倍頻狀態寄存器（SYSPLLSTAT）”的位結構。

CPU要對GPIO進行操作，就必須給GPIO時鐘信號，即需要使能GPIO的時鐘。在默認情況下GPIO時鐘是允許的，也可以對“系統AHB時鐘控制寄存器（SYSAHBCLKCTRL）”中相應的位進行操作來選擇允許時鐘，下面是該寄存器的位結構。

上述的時鐘配置程序是最基本的，也是必須的，因此在任何程序開始前，都應該先調用該時鐘配置函數，以對LPC1114進行基本的時鐘配置，為后續程序提供保障。