YTM32的时钟系统及SCU、IPC外设模块详解

YTM32时钟系统及SCU、IPC外设模块详解

简介

本文以YTM32B1ME0为例，学习和介绍YTM32的时钟系统，主要涉及SCU（System Clock Unit）和IPC（IP Control）模块，其中SCU管理众多的时钟源发生器，IPC负责将向外设模块供应合适的时钟。

原理与机制

系统时钟模块SCU

系统时钟模块（System Clock Unit，SCU）内部设计了多种时钟源，可作为MCU内部电路系统各部分外设、总线，以及子系统的时钟源。其中包含的时钟源有：

• 高速内部RC振荡器（Fast Internal RC Oscillator，FIRC），96MHz时钟信号源。上电后默认的系统时钟源。
• 低速内部RC振荡器（Slow Internal RC Oscillator，SIRC），12MHZ时钟信号源。
• 高速晶体振荡器（Fast Crystal Oscillator，FXOSC），外接Hz - 24MHz晶振。
• 低速晶体振荡器（Slow Crystal Oscillator，SXOSC），外接32.768kHz晶振。
• 锁相环倍频电路（Phase Locked Loop，PLL），倍频器。输出最高120MHz。
• 时钟监控子系统（Clock Monitor Unit，CMU），用于检测指定4种时钟信号的频率超出预设范围、时钟输出或者时钟输入信号失效的情况。

其中：

• 除了SXOSC之外，FIRC、SIRC、FXOSC和PLL的输出时钟信号可以作为系统时钟（System Clock）的时钟源。
• SXOSC虽然不能作为系统时钟源，但可为看门狗（WDG）和RTC提供晶振时钟源。
• FIRC或FXOSC可以作为PLL的参考输入信号源。
• SIRC时钟源始终在工作（上电后默认使用的系统时钟源），除非人为在Standby或PowerDown模式下关停。
• 基于对安全性的考虑，SCU外设模块内部还集成了一个时钟监控子系统（Clock Monitor Unit，CMU），用于检测时钟源的频率超出预设范围、时钟输出或者时钟输入信号失效的情况。
  • SCU包含4个CMU子模块，分别监控低速总线（Slow Bus Clock），FIRC、FXOSC和PLL的时钟
  • FXOSC或SIRC可以作为CMU的参考输入时钟源
• 可以通过软件，从指定的芯片引脚导出内部的多种时钟源的时钟脉冲信号。
• SCU包含系统时钟源的无毛刺切换复用器，可以平稳过渡系统时钟源
• SCU中，可以通过分频器，对系统时钟源（System Clock）进行分频，分别得到高速总线时钟（Fast Bus Clock）、低速总线时钟（Slow Bus Clock），以及内核时钟（Core Clock）。

从YTM32B1ME0x微控制器的手册中可以找到SCU的系统框图，也就是YTM32B1ME0x微控制器的时钟树，如图x所示。

图x SCU外设模块系统框图

从图中来看，SCU系统的时钟树路径是非常清晰的：

• FIRC、FXOSC、SIRC、SXOSC是整个时钟发生系统的“原始时钟源”，可以“无中生有”产生时钟信号，这些时钟信号可以直接作为芯片上各子系统的时钟源
• 芯片系统中最主要的“再生信号源”，是系统时钟，系统时钟通过一个复用器从四个时钟中选一个，其中就包含PLL的输出。系统时钟还可以经过多级分频器，分别得到Core Clock、Fast Bus Clock、Slow Bus Clock。
• PLL的内部以压控振荡器作为倍频器，配合内部的分频器，可以将输入的时钟源倍频，产生一个PLL输出的时钟，可以通过系统时钟复用器进入系统时钟的衍生时钟，也可以直接引出作为PLL Clock。

图x右侧的这些时钟源，就是微控制器芯片内部的各种时钟源，可以作为外设的功能时钟源，例如，可以通过IPC模块（IP Control）为外设模块指定时钟源，如图x所示。

外设控制模块IPC

外设控制模块（IP Control，IPC）管理向片内各外设模块供应的时钟源，包括总线访问外设的时钟、外设的功能时钟（和分频）等，另外，还可以向外设发送复位控制信号，请求复位对应的外设模块。IPC系统框图如图x所示。