SAM4E單片機之旅——10、UART與MCK之PLL

　　為使用更更高的波特率，則需要更更高的外設時鐘的頻率。這個時候就需要用到鎖相環(PLL)了。鎖相環可以對輸入的時鐘進行分頻、升頻后進行輸出。MCK可以使用的鎖相環為PLLA，而PLLA的輸入時鐘為MAINCK。

　　本節將配置MCK頻率為120 MHz，UART波特率為115200 Hz。

　　一、 PLLA的限制

　　使用PLLA時需要考慮到它的限制，不然配置失敗了也不好找原因。

　　對輸入輸出時鐘頻率的限制

　　PLLA的輸入時鐘范圍需在3—32 MHz之間(PLLA對輸入時鐘可以進行預分頻)，輸出時鐘需要在80—240 MHz之間。另外，也可以查到，它的最大啟動時間為150 us。

　　CPU運行頻率的限制

　　由于CPU使用的也為MCK時鐘，所以將MCK切換至PLLA時鐘時，需要考慮到CPU運行頻率的限制。重置時，VDDCORE是自調節的，所以芯片可以使用最高為120 MHz的頻率。

　　二、 將MAINCK切換至晶振

　　由于PLLA的時鐘輸入為MAINCK，所以為減少升頻后頻率的誤差，需要較為精確的輸入時鐘。詳細的方法已經在上一節介紹。

　　三、 PLLA的配置

　　對PLLA的配置均在PMC的PLLA寄存器(CKGR_PLLAR)中進行。需要注意的是，寫入CKGR_PLLAR時需要將其第29位寫入1，否則寫入不生效。在CMSIS中，相應的宏定義為CKGR_PLLAR_ONE。

　　以下是配置過程，配置完成后，PLLA將對MAINCK升頻10倍后輸出。

　　關閉PLLA

　　配置PLLA時需要關閉它。雖然重置時PLLA是不啟用的，但是配置PLLA前需關閉PLLA是個好習慣。通過將其MULA字段寫入0以關閉PLLA：

　　/* 先關閉PLLA */

　　PMC->CKGR_PLLAR = CKGR_PLLAR_ONE | CKGR_PLLAR_MULA(0);

　　PLLA啟動時間

　　需要往PLLCOUNT寫入一個值，以表明PLL啟動時需要經過的慢時鐘數。

　　芯片手冊上寫明的PLLA的最大啟動時間為150 us，所以在慢時鐘頻率為32 KHz時，需要經過的慢時鐘數為4.8，向上取整則為5。但是在相關頭文件中，使用的PLLCOUNT的值為0x3F，即63。

　　在這里，使用的PLLCOUNT的值仍取為5，若往后碰到問題，可以嘗試在這個值設為0x3F。

　　const uint32_t pll_start_us = 150;

　　const uint32_t pll_count = (CHIP_FREQ_SLCK_RC * pll_start_us / 1000000) + 1;

　　啟用PLLA

　　PLLA可以對輸入的時鐘進行預分頻，然后升頻。在這里不進行預分頻，升頻倍數為10，即輸出時鐘為 120 MHz。需要注意的是，實際升頻倍數為MULA字段的值加一。設置完成后需要等待PLLA鎖定(即啟動完成)。

　　const uint32_t mul = 10;

　　const uint32_t div = 1;

　　PMC->CKGR_PLLAR = CKGR_PLLAR_ONE

　　| CKGR_PLLAR_MULA(mul - 1)

　　| CKGR_PLLAR_DIVA(div)

　　| CKGR_PLLAR_PLLACOUNT(pll_count);

　　/* 等待PLLA啟動完成 */

　　while(!(PMC->PMC_SR & PMC_SR_LOCKA))

　　;

　　設置FLASH訪問等待周期

　　由于CPU使用的也是MCK時鐘，所以在MCK切換至PLLA時鐘后，CPU也會在120 MHz這個高頻率運行。但是訪問FLASH需要的時間還是一定的，所以需要讓CPU在訪問FLASH時等待更多的周期。等待的周期與CPU電壓和IO口電壓有關，可以查閱芯片手冊。這里，在等待周期設為6即可正常訪問FLASH。而如果不進行這個設置，芯片就有可能跑飛。

　　/* 在將MCK切換至PLLACK之前，先設置好FLASH訪問等待周期 */

　　const uint32_t wait_clock = 6;

　　EFC->EEFC_FMR = EEFC_FMR_FWS(wait_clock - 1);

　　將MCK切換至PLLA時鐘

　　MCK在選擇時鐘的同時，也可以對選擇的時鐘進行預分頻。但是，不能同時改變時鐘及預分頻參數。而且在選擇的時鐘不同時，進行操作的順序也不同。在切換至PLLACK時，需要先設置預分頻參數，再在它運行穩定后進行時鐘選擇;而在切換至MAINCK或SLCK時，則相反。

　　/* 將MCK選擇為PLLA */

　　/* 當切換為PLLA時，需先配置PRES字段，再配置CSS字段 */

　　PMC->PMC_MCKR = (PMC->PMC_MCKR & ~PMC_MCKR_PRES_Msk)

　　| PMC_MCKR_PRES_CLK_1;

　　while (!(PMC->PMC_SR & PMC_SR_MCKRDY))

　　;

　　PMC->PMC_MCKR = (PMC->PMC_MCKR & ~PMC_MCKR_CSS_Msk)

　　| PMC_MCKR_CSS_PLLA_CLK;

　　while (!(PMC->PMC_SR & PMC_SR_MCKRDY))

　　;

　　四、 UART配置

　　將UART的CD值配置為65，則通信波特率為115200 Hz。