ZYNQ 入门笔记（二）：动态时钟

1 概述

Clocking Wizard 可通过配置内部寄存器动态调整输出频率，配置接口可选 DRP 或 AXI4-Lite，其中 AXI4-Lite 实际上是对 DRP 接口的封装

1.1 DRP

通过 DRP 接口配置相较 AXI4-Lite 接口要繁琐很多，需要的读者可前往 XAPP888 查看

1.2 AXI4-Lite

通过 AXI4-Lite 配置 Clocking Wizard 的流程如下

1. 配置全局分频/倍频系数 DIVCLK_DIVDE 和 CLKFBOUT

   地址偏移	寄存器名	默认值	读/写	描述
   0x200	Clock Configuration Register 0	0x0101_0A00	RW	Bit[7:0] = DIVCLK_DIVDE Bit[15:8] = CLKFBOUT_MULT Bit[25:16] = CLKFBOUT_FRAC

   DIVCLK_DIVDE 和 CLKFBOUT 的取值范围如下，MMCM 具有更大范围的分频系数且支持小数倍频

   	DIVCLK_DIVDE	CLKFBOUT
   PLL	1-56	2-64
   MMCM	1-106	2.000-64.000

   CLKFBOUT 分为整数部分 (CLKFBOUT_MULT) 和小数部分 (CLKFBOUT_FRAC)，其中小数部分 (CLKFBOUT_FRAC) 仅对 MMCM (E2/E4) 原语有效，即 MMCME3/PLL 原语 不支持小数倍频

   

   CLKFBOUT 的小数部分 (CLKFBOUT_FRAC) 取值范围 0-875（对应实际倍频值 0-0.875），步进为 125（对应实际倍频值 0.125）。假设倍频系数为 8.125，则整数部分 Bit[15:8] 位应设置为 8 = 0x8，小数部分 Bit[25:16] 设置为 125 = 0x7D

2. 配置各个通道的分频系数 CLKOUTx_DIVDE，x 取值范围 0-6

   地址偏移	寄存器名	读/写	描述
   0x208 + x * 12	Clock Configuration Register (x * 3 + 2)	RW	Bit[7:0] = CLKOUTx_DIVDE Bit[17:8] = CLKOUT0_FRAC_Divde

   例如 clkout3 的分频寄存器如下

   地址偏移	寄存器名	读/写	描述
   0x208 + 3 * 12 = 0x22C	Clock Configuration Register 11	RW	Bit[7:0] = DIVCLK_DIVDE

   各个通道的分频系数取值范围如下，其中 clkout0 支持小数分频，clkout1 - clkout6 仅支持整数分频

   	clkout0	clkout1 - clkout6
   PLL	1-128	1-128
   MMCM	1.000-128.000	1-128

   仅 MMCM (E2/E4) 原语支持小数分频，MMCME3/PLL 不支持

3. 置位寄存器 23 中的 LOAD/SEN 和 SADDR 比特，将上述配置加载到内部寄存器

   • LOAD/SEN：加载时钟配置寄存器数据至内部寄存器，当动态配置完成且时钟锁定时该比特被置为 0
   • SADDR：若为 0 则加载 Clocking Wizard GUI 中的默认配置（上述配置无效），若为 1 则加载上述寄存器配置

   地址偏移	寄存器名	默认值	读/写	描述
   0x25C	Clock Configuration Register 23	0x0000_0000	RW	Bit[0] = LOAD / SEN Bit[1] = SADDR

   若想恢复默认配置，可向寄存器 0x25C 写入 0x0000_0001

4. 等待时钟锁定，对于非 VERSAL 系列可通过 SR 寄存器监测时钟状态

   地址偏移	寄存器名	默认值	读/写	描述
   0x4	Status Register (SR)	0x0000_0000	R	Bit[0] = Locked

Xilinx 提供了一些库函数用来完成上述配置，其本质上是对上述寄存器读写的封装，下面介绍几个常用的函数

/**
 * @brief 查询时钟树配置
 * @param DeviceId 时钟树 ID 
 * @return 时钟树配置，若不存在则返回 NULL
 */
XClk_Wiz_Config *XClk_Wiz_LookupConfig(u32 DeviceId);
    
/**
 * @brief 初始化时钟树
 * @param InstancePtr 时钟树句柄 
 * @param Config 时钟树配置
 * @param EffectiveAddr 时钟树基地址
 * @return 时钟树初始化成功返回 XST_SUCCESS，否则返