ARM 裸机学习：IMX6ULL 时钟系统-优快云博客

一、补充：CPS指令、内核启动流程、GIC中断优先级

1. CPS指令

CPS是ARMv6及之后指令集新增的专用指令，无需操作CPSR寄存器，即可快速实现处理器工作模式切换、IRQ/FIQ中断使能与失能，简化了底层汇编操作。

（1）工作模式切换语法：CPS #<mode>

CPS #0x12   ; 切换为IRQ工作模式（二进制10010）
CPS #0x1F   ; 切换为System工作模式（二进制11111）

CPS #0x12 ; 切换为IRQ工作模式（二进制10010） CPS #0x1F ; 切换为System工作模式（二进制11111）

（2）中断开关控制语法：CPS <effect> <iflags>

cpsie i     ; 使能IRQ中断
cpsid i     ; 关闭IRQ中断

cpsie i ; 使能IRQ中断 cpsid i ; 关闭IRQ中断

2. ARM内核裸机启动代码核心工作

ARM裸机汇编启动阶段是系统上电的核心初始化环节，需完成7项基础配置，为后续C语言程序运行、中断、缓存功能奠定基础。

启动流程核心步骤：

设置异常向量表，定义各类异常、中断的入口地址；
完成异常向量表地址重映射，IMX6ULL重映射地址为 0x87800000；
为IRQ模式、System模式等不同处理器工作模式单独开辟栈空间，保证不同模式程序独立运行；
通过汇编指令使能IRQ中断，开启内核中断响应能力；
清零BSS段，初始化全局未初始化变量，避免程序运行异常；
打开I-Cache（指令缓存），提升CPU指令读取与执行效率；
跳转至C语言main函数，完成汇编到C语言的程序切换，正式运行业务代码。

3. GIC V2 中断优先级规则

中断优先级通用规则：编号越小，中断优先级越高，优先级分为抢占优先级（组优先级）和子优先级，多层级保障中断响应顺序。

标准GIC V2：支持1020个中断源、256级优先级（0~255）；
IMX6ULL实际硬件：仅支持160个中断、32级优先级（0~31）。

4. 编程开闭原则（OCP）

嵌入式开发核心编码规范：对代码修改关闭，对代码扩展开放。尽量不改动原有成熟代码，通过新增函数、新增配置的方式实现功能迭代，提升代码稳定性与可维护性。

二、时钟系统基础核心概念

时钟是SOC芯片的运行脉搏，IMX6ULL所有内核、外设的工作时钟，均由外部基准晶振经过芯片内部倍频、分频电路处理后得到。

1. 晶振分类

晶振为芯片提供原始基准频率，常见两类：

无源晶振：常见12MHZ、11.0592MHZ，需依赖芯片内部电路起振，成本低；
有源晶振：自带振荡电路，输出时钟信号更稳定，抗干扰能力强。

IMX6ULL官方基准输入晶振为 24MHz，是所有内部时钟的源头。

2. PLL、Prescaler、PFD核心作用

三者是IMX6ULL时钟系统的核心运算单元，分工明确，配合完成时钟频率的升降配置：

PLL（锁相环）：仅实现倍频功能，对24MHz基准时钟进行N倍放大，提升时钟频率，公式：输出频率 = 24MHZ × N；
Prescaler（预分频器）：仅实现分频功能，对高频时钟进行M倍分频，降低时钟频率。2位预分频支持1分频，3位预分频支持1~8分频；
PFD（相位分数分频器）：支持倍频+降频双功能，通过N/M分数运算调节频率。N/M＞1时倍频，N/M＜1时降频，适配更多精细化时钟需求。

3. IMX6ULL PLL与PFD硬件数量

IMX6ULL时钟系统搭载多路PLL与PFD，为不同外设、内核提供独立时钟：

核心配置 PLL2、PLL3 两组核心锁相环；
PLL2、PLL3各自挂载4路PFD，总计 8个PFD，分别为不同外设提供专属时钟源。

三、IMX6ULL时钟系统核心配置

裸机开发中，时钟初始化是硬件初始化的第一步，需完成内核时钟、PFD时钟、根时钟三层核心配置，保障芯片内核与所有外设正常工作。

1. 整体配置工作

配置ARM内核工作时钟，设定核心主频；
初始化PLL2、PLL3下的全部8路PFD时钟，为外设提供基础时钟源；
配置系统三大根时钟，支撑总线、外设、IP模块运行。

2. 核心时钟配置参数

ARM内核时钟：标准配置为528MHz，保障内核高速运行；
三大根时钟频率：
- AHB总线时钟：132MHz
- PERCLK外设时钟：66MHz
- IPG模块时钟：66MHz

四、核心思考题

1. ARM内核启动代码主要做了哪些工作？

1.设置异常向量表
2.异常向量表地址重映射(0x87800000)
3.为不同工作模式开辟栈(IRQ模式和system模式)
4.使能irq中断
5.清零bss段
6.打开icache
7.引导内核跳转到C语言main函数执行

2. PLL、Prescaler、PFD各自的作用是什么？三者有何区别？

3. IMX6ULL时钟初始化主要做了哪些核心配置？

4. 裸机开发中配置的ARM内核时钟频率是多少？

5. 配置的AHB、PERCLK、IPG三个根时钟的频率分别是多少？

6. IMX6ULL中有几个PLL、几个PFD？分别作用是什么？

五、总结

1. ARM上电启动依赖固定的汇编初始化流程，完成向量表、栈、中断、缓存初始化后，才能跳转执行C语言程序，是裸机开发的基础；

2. IMX6ULL时钟系统以24MHz晶振为基准，通过PLL倍频、预分频分频、PFD精细化调频，实现各类时钟频率的精准配置；

3. 核心固定时钟参数：内核528MHz，AHB 132MHz、PERCLK 66MHz、IPG 66MHz，是后续GPIO、串口、定时器等所有外设工作的时钟基础；

4. 芯片搭载PLL2、PLL3两组锁相环、8路PFD，分工明确，为不同硬件模块提供稳定时钟支撑。