YTM32的时钟系统及SCU、IPC外设模块详解

YTM32时钟系统详解:SCU与IPC模块及其应用,
本文详细介绍了YTM32B1ME0的时钟系统,包括SCU的多种时钟源和PLL机制,以及IPC对外设模块的时钟控制。讲解了上电状态、低功耗模式和软件支持,提供了YTMicroSDK的驱动程序资源。

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。
在这里插入图片描述

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。

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