ARM9 S3C2410时钟和功率管理.docx

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1、第七章时钟和功率管理概述时钟和功率管理模块由三局部组成：时钟控制，USB控制和功率控制。S3C2410A的时钟控制逻辑能够产生系统所需要的时钟，包括CP1.的FCI.K.AHB总线接口的UC1.K,和APB总线接口的Pc1.K.S3C2410A有两个P1.1.,一个用于FC1.K,HC1.K,PC1.K,另一个用于IJSB模块（48YHZ）。时钟控制逻辑能够由软件控制不将P1.1.连接到各接口模块以降低处理器时钟频率，从而降低功耗。S3C2410A仃各种针对不同任务提供的最正确功率管理策略，功率管理模块能够使系统工作在如下4种模式：正常模式，低速模式，空闲模式和:!二正常模式：功率管理模块向C

2、PU和所有外设提供时钟,这种模式下，当所有外设都开启时，系统功耗将到达最大。用户可以通过软件控制各种外设的开关。例如，如果不需要定时器，用户可以将定时器时钟断开以降低功耗。低速模式：没有P1.1.的模式。与正常模式不同，低速模式直接使用外部时钟（XTIPU或行EXTC1.K）作为FC1.K,这种模式下，功耗仅由外部时钟决定。空闲模式：功率管理模块仅关掉FC1.K,而继续提供时钟给其他外设。空闹模式可以减少由于CPU核心产生的功耗。任何中断请求都可以将CPU从中断模式唤醒。掉电模式：功率管理模块断开内部电源。因此CPU和除唤梆逻辑单元以外的外设都不会产生功耗。要执行掉电模式需要有两个独立的电源，

3、其中个给唤解逻辑单元供电，另个给包括CPU在内的其他模块供电。在掉电模式下，第二个电源将被关掉“掉电模式可以由外部中断E1.NT15:0或RTC唤醒功能描述时钟结构图7-1描述了时钟架构的方块图。主时钟源由一个外部晶振或者外部时钟产生。时钟发生器包括连接到一个外部晶振的振荡器和两个P1.1.（MP1.1.和UP1.D用于产生系统所需的高频时钟。时钟源选择表7T描述了模式控制引脚（0M3和0M2）和选择时钟源之间的对应关系。0班3:2的状态由0M3和0M2引脚的状态在nRESET的上升沿锁存得到。Tab1.71.C1.ockSourcSe1.ectionatBootAJpMogOM(32MP1.

4、1.SuuUP1.1.StateMainC1.ocksourcUSBC1.ockSourc00OnOnCry5U1.Crysta1.01OnOnCrysta1.EXTC1.K10OnOnExCrystoi11OnOnEaEXTOK尽管MP1.1.在系统复位的时候就开始产生，但是只有有效的设置号MP1.1.CON存放器后才能用于系统时钟.在此之前，外部时钟将直接作为系统时钟，即使不需要改变MPUXON存放器的初俏，也必须将同样的值写入存放器。2、当OMJO为11时,0M3:2用于决定种测试模式。Figure7-1,C1.ockGeneratorB1.ockDiagram慎相环P1.1.位于时钟信

5、号发生器的内部MP1.1.用于将输出信号和相关输入信号在相位和频率上同步起来。它包括如图7-2所示的一些根本模块：根据DC电压产生相应比例关系频率的压控振荡器(VC0),除数P(对输入频率in进行P分频)，除数M(对VCO的输出频率进行M分频，分频后输入到相位频率探测器PFD),除数S(对MP1.1.输出频率MPI1.进行分频)，相差探测器，chargepump,1.oopfi1.ter.MP1.1.的时钟输出Mp1.1.和输入时钟Fin的关系如下式所示:Mp1.1.=(m*Fin)/(p2)m”-MMeVQ嬴fordividerM)+8,P=P(theva1.uefordividerP)+2

6、UP1.1.和MP1.1.是完全一样的。下面的局部描述了MP1.1.的操作,包括相差探测器，chargepump,VCO.1.oopfi1.ter.相位频率探测器PFD当PD检测Fref和Fvco之间的相差时产生一个控制信号。Fref如图7-2所示。ChargepumpChargePUmP通过个外部过潴器将PFD的控制信号转换成个比例的电压关系来驱动YC0。1.oopFi1.terP1.；D产生的控制信号可能在每一次Eref和FVCo比较的时候产生很大的偏差，为了防止VCO过我，一个低通滤波器将过滤掉控制信号的高频成分。滤波器就是常用的一节RC滤波器。压控振薪器VCO1.oOPfi1.ter输

7、出的电压驱动VCO,导致它的晶振频率根据平均电压线性地增加或降低.当FreI和FVC。的频率和相位都匹配时，PFD停止发送控制信号给ChUrgepump,然后VCO频率保持不变，并且P1.1.保持固定于系统时钟。P1.1.和时钟发射器的通用条件P1.1.和时钟发生器通常使用如下条件1.oOPfi1.tercapacitance5pFExterna1.X-ta1.frequencyI1.O-20MHZm3。）Externa1.capacitanceusedforX-ta1.15-22pF注：1、值是可变的，2、FC1.K必须大于X-ta1.或EXTCI.K的3倍。时钟控制逻辑时钟控制逻辑决定哪个

8、时钟源被使用，例如MP1.1.或者外部时钟。当P1.1.被配置到个新的频率时，时钟控制逻辑将会停止FCI.K直到P1.1.到达一个稳定的输出，时钟控制逻辑在上电史位和从掉电模式唤醒的情况下也是有效的。上电复位（XT1.PID图7-4显示r上电史位时的时钟行为。品振在儿亮杪内开始振荡.当OSC时钟稳定后，P1.1.根据默认P1.1.设巴开始生效，但是通常这个时候是不稳定的，因此在软件全新配巴P1.1.CON存放器之前FC1.K直接使用Fin而不是MP1.1.,即使用户不希望改变P1.1.CON的默认值，用户也应该执行一边写P1.1.CON操作。FCI.K在软件配置好P1.1.CoN之后锁定一段时

9、间后连接到Mp1.UPowerJFPU.canoperateafOM32ts1.atce011RESET篇）混nJU1.11f唧三三m三三三三B三三三三tThetogcopera1.esbyXTip1.FC1.KksnewfrequencyFqUre74.Powr0nRstSqunc(whenthxtrna1.c1.ocksourctsacrysta1.osci1.1.ator)正常情况下改变MP1.1.设置正常模式下，用户可以通过写PMS的值来改变FCI.K的频率,此时将会自动插入段时间延迟,在这段延迟内FC1.K将停止，其时序如图7-5中Jmnnf叫1.n11JU1.1.1.1.1.1.1

10、.tPMSxtf1.ng,P1.1.1.OCK-Omt1-FC1.KJIr1.r1.r1.r1.r1.nRchangesXnwP1.1.c1.ock_Ja11fautomatic1.ockC11图7-5USB时钟控制USB主机接口和USB设备接口需要48MHZ的时钟。在S3C2410中，是通过UP1.1.来产生这时钟的，UC1.K只有在UP1.1.配置好后才会生效。ConditionUC1.KStateUP1.1.StateAfteffesetXT1.porEXTC1.KOnAf1.erC0AunngUP1.1.1.:*e*WYZ5*9*(.4Vf.Thesengva1.uecana1.sob

11、eVa(Wafter1.5HC1.K.Or*y.1HC1.KcanVabdatetheveo(C1.KWVNrgtsierchangedfromDefau1.t(1:1:1)tootherOvJRatK(1:1212212:4and1:4:4)3J1.1.111.1.1.1.1.r1.nJ1.1.1.1.1.1.1.1.C1.KDM1.y)XO义rxsii2XCf1.OOOBH24)义QBOOOOOa1.MIrI)aJ-1.1.1.1.1.in1.11_I_I_I_Ii_1._1.-1.11-1.“Jinj1.ru_1._rn_i_d111.1.1.1MXK*15KUC-15HCIXFigur

12、e76.ChangingC1.KDIVNRegisterVa1.ue注意：1、HC1.K和PaK不应该超过某一限制2、如果HDIVN-1,CPU总线模式符通过一下指令从快速模式切换到异步模式：!USetAsyncBusModemrcp1.50.rtc1.tc.0orrr.r.三R1_nF:OR:R1._iAmcrp1.5t0.f.c1.c,0如果HDIVN=I并且CPu总线模式是快速模式，CPI：将以HC1.K进行运行，这一特性可以用于将CPU频率减半而不影响HC1.K和PC1.Ka功率管理在S3C2410中，功率功率模块通过软件控制系统时钟来到达降低功耗的H的。这些策略牵涉到P1.1.时钟控

13、制逻辑和唤醒信号。图7-7显示了S3C2410的时钟分配。Figure77.TheC1.ockDistributionB1.ockDiagramS3C2410有4种功耗模式。各种模式之间的转换并不是完全自由的，图7-8描述了各种模式之间的转换关系.正常模式正常模式下，所有的外设和根本的功能模块，包括功率管理模块，CPU核心，总级控制器，存储控制器，中断控制器，DM八和外部控制器都可以完全操作。但是除了根本的模块之外，其他模块都可以通过关闭其时钟的方法来降低功耗。空闲模式空闲模式卜.，除了总线控制器、存储控制潺、中断控制器、功率管理模块以外的CPU时钟都被停止。EIyr23:0、RTC中断或者其

14、他中断都可以将CPU从空闲模式下唤醒。ID1.E-BIT-IFkgurfcendPowerSutinEachPowfModeModeARMWoYAHBModu1.es,/WDTPowerManaotmentGPIO32.76kHzRTCc1.ockAPBModu1.es&USBHtCOIIAND10MA1.0O0SE1.0S1.O1.EXOOSE1.OSe1.S1.OW0O0SE1.0SC1.三OWER.OFFOFFOFF.VatIOrwakeupevertPrewoutstateOOFF低速模式低速模式通过降低FC1.K和关闭,1.来实现降低功耗.此时FC1.K是外部时钟(XT1.PHOrr

15、.XTCIK)的n分频。分频数由C1.KS1.OW存放器的S1.OWV1.和C1.KD1VN存放器决定。在低速模式卜二P1.1.是关闭的。当用户需要从低速模式切换到正常模式时，P1.1.需要一个时钟稳定时间(P1.1.锁定时间)P1.1.稳定时间是由内部逻辑自动插入的,大概需要150us.住这段时间内，FC1.K还是使用低速模式下的时钟“用户可以在P1.1.开的情况下通过改变CI.KS1.0U存放器的S1.OWBH位使能低速模式来改变频率。在低速模式下，FC1.K为外部时钟的分频，如图19.TaWe73C1.KS1.OWandC1.KD18HC1.KHc1.K/248MHz011EXTC1.K

16、crXTIpEXTC1.KorXT1.piI/6EXTKxXTW/12HC1.KHC1.K/2-WMHZ100EXTC1.KorXnP1/8EXTC1.KxXT1.piI/8EXTC1.KorX1.1.p1.1HC1.XHXK248小101EXTC1.KcrXTIpIIf10EXTC1.KcrXT1.pI;10xI20HCXKHC1.K/248MHz110EXTC1.KorXTIpiir12EXTC1.Kure7-10.IssuingExrt.frocn.S1.ow.modeCommandA1.ter1.ockTime如果低速模式失效和P1.1.同时翻开，则需要等待P1.1.锁定后1.C1.K

17、才会改变，锁定期间I-1.CK停止。如图7T1.Krtfar1.ocktk11“JInJWUinj-Inn1151.OYBITw-mofr-ff1.mbtMPU-OFF1.-PUSp-Pt,1.0FCUCOMdMIOSCcJocfc1.JI1.UmnR69toPtxOocxjafter1.oot9frM0ntctyFiQuf7-11.1.*uirgEa4_from_S1.ow_mxteCotnmandrdthe1.nUntP1.1._OnCoenmsdSmu1.1.*n掉电模式功率管理模块断开内部电源。因此CPU和除唤醒逻辑单元以外的外设都不会产生功耗。要执行擦电模式需要有两个独立的电源，其中

18、一个给唤醒逻辑单元供电，另一个给包括CPU在内的其他模块供电。在掉电模式下，第二个电源将被关掉。掉电模式可以由外部中断E1.NTU5:0或RTC中断。进入掉电模式的过程1、设置GPIO配置2,在INn1.SK存放涔中屏蔽所有中断。3、配置适当的噢蜴源,包括RTC报警。为了是SRCPND和EINTPEND位置位，唤然源相关的ENTMASK位不必被屏蔽，尽管一个唤醒源被指定而且EINTMASK相关位被醉蔽，唤醒还是会发生，SRCPND和E1.NTPEND位也不会置位.4、设JKUSB为中止模式.(MISCCR13:12=1.1.b)5、将一些有用的值存入GSTATUS3,4,这些存放器在掉电模式卜

19、是被保持的。6、通过M1.SCCRu:0将数据总线D31:0的上拉电阻配置成开。如果有外部总线保持罂,如741.VCH162245,关掉上拉电阻，否则翻开上拉电阻.7、通过去除1.CDC0N1.ENV1.D位停止1.CD,8、读取rREFRESH和rC1.KCON存放器,并填入T1.B。9、通过设置REFRESH22=Ib使SDRAM进入自动刷新模式。10、等待SDRNI自动刷新生效。IK通过设置MISCCR19:17=111B使SDRAM信号在掉电模式期间被保护起来(SC1.KO,SC1.K1.,SCKE).12、置位C1.KCON存放落的掉电模式位。从掉电模式噢电的过程1、 某个唤醒源生效

20、聘产生一个内部复位信号。更位时间由一个内部16位计数器决定，此计数器的时钟是tRST=(65535/XTA1.frequency)。2、 查询GSTATUS2位看从掉电模式唤醒是否产生了个POWER-UPe3、 通过将M1.SCCRn9:17设理为OOOb,释放SDRAM信号保护“4、 配理SDRAM控制器.5、 等待SDRAM自我刷新完毕.大局部SDRAM需要refreshcyc1.eofa1.1.SDRAMrow.6、 GSTATUS3,4的信息可以被用户使用,因为GSTATUS3,4的值已经在掉电模式下被保存了。7、 对FEINT3:0,检查SRCPND存放器：对于E1.NTn5:4,检

21、查EINTPND存放器：对TRTC报警唤醒，检查RTC时间，因为在唤醒时SRCPND存放器的RTC位不被置.位：如果在掉电模式期间有nBATT-F1.Tassertion,SRCPND存放器的相关位被岂位。掉电模式的引脚状态PinTypPinExamp1.ePinSutsinPowrOFFModeIGPIOOutpU!Pr)GPBOoutputOutput(GPIO3taregstefva1.ueisused)GPIOmputptf1.GPBOinputkputOPIOboGCSOOjtput(EC1.astoutput1.eve1.ishdd)Functionrpu1pm11WAWVDDi和

22、VDDiana功率控IW掉电模式下，只有VDDi和VDDiarm被关闭，这由PIREN引脚控制。如果PwREN信号有效（三）.VDDi和YDDiurm由外部电压供电：如果PWREN信号无效(1.),VDDi和VDDiarm关闭。注：除VDDi,VDDiarm1VDDiMP1.1.andVDDiJJP1.1.外的所有电源必须维续供电.Erfemai1.ntefrupt33VPtfFigure7-12.PoW”_0FFModt唤国信号EDCT15:0只有如下条件下S3C2410才会被才掉电模式唤醒：a)电平信号或者边沿信号出现在EINTn输入引脚且被确认.b) E1.NTn输入引脚被配置成外部中断

23、。c) nBATT-F1.T位为高电平。旦唤醒后，相应的E1.NTnG1.脚将不再用于唤醒，即此引脚乂可以重新作为个外部中断源使用。进入空闲模式如果C1.KCON被置位，S3C2410将在一段延时(直到功率控制模块从CPU接收到CK信号后进入空闲模式。开关P1.1.P1.1.只能在低速模式下被关闭，如果在其他模式下被关闭，MCU操作将无法保证正确，当处理器从低速模式切换到其他模式时,S1.01iBrr必须清零,以在P1.1.稳定后切换到其他模式掉电模式下数据总线的上拉电阻在掉电模式下，数据总线处r高阻态.但是由于IO的特性，数据总线的上拉电阻必须被翻开以降低掉电模式下的功耗。上拉电讯开关山GP

24、IO控制存放器M1.SCCR控然而如果有外部的总线保持器，如741.VCH1.62245,则可以关掉上拉电阻以降低功耗。掉电模式下输出口状态在掠电模式下输出口应该处于一个适当的电平以使电流消耗最小化。如果输出引脚上没有负载，最好设置为高电平。如果设置为低电平，内部寄生电阻将会消耗电流，如果设置为低电平则不会消耗电流。将输出口设置位高电平将降低电流消耗。电源错误信号nBATT_F1.TnBATT_F1.T有如卜两个功能：一非麻电模式卜，T1.BAT1.F1.T将产生中断谙求，低电平触发。一掉电模式下，nBATTF1.T的低电平将会禁止从掉电模式下唤醒，所以任何唤醒源会被屏蔽，这能保护电量低引起的

25、系统故障.掉电模式下的ADCADCCON存放器中有个额外的掉电位，如果S3C2410进入掉电模式,ADC将进入自己的POWERDOWN模式。SIwork-aroundRTCA1.ARM唤醒后，SRCPND存放器的RTC判断位不被置位.因此唤醒后必须检查报警日期。时钟发生器和功率功率模块SFR偿定计数叁存放器(1.OamUiE)RegisterAddressRZWDescriptionResetVa1.u1.OCKTIME0x4COoOOOOR/WP1.1.1.ocktimecountregtefOxooffffff1.OCKTIMEBitDescriptionInitia1.StateUe1.

26、T1.MEP312UP1.1.1.ocktmecountveforUC1.K.(U.1.TIME150SOxFFFM.1.T1M11jMP1.1.1.ocktmecotva1.ueforFC1.K.HC1.K.andPC1.KOxFFFM1.1.TIME1.S6uS)P1.1.控制存放器(Mp1.1.conzup1.1.con)Mp1.1.=O1*Fin)/(P卡2M)in=(MI)IV8),p=(PDIV2).S=SDIVP1.1.选择表inputFrequencyOwtpwtFiMuencyMOIVPtXVSOIV12OOMKrz1i289M皿IwANfAWA12OOMK16934MHz3

27、EN/AAWA120OM七x50MH;/WAHfAN/A12OOMKr375MH282(0-52)23120OM也4500MHzW(O52)1312OOMKzSOJOMHz161g”33120CMhZ300WCE)I2(h7)2312OoMK2“2SMHZ1420e)2312OOMHZ67SOMHz8(OS2)2212OOMKZ79OOMHz71(47)1212OoMK2MTSMH1OS(0rt9)2212OOMK90OOMHx112枷70)22匕OoMH210125MH127(to7)2212OOMKz11300MH10S(h)121200MK2IWSOMrtz1.50(hS)22120OM

28、t3OoMH211Cta74)1212OOMHZIjSOoMHZ2(Q47)11128MW170OOMrtz77J)1112OOMKz16000MH82(0m52)1120OMKr186OOMM的触55)1112OOMKZIWOOMHz8(Q58)1112OOMKZ20280MHZ16101)311200Mt600MMZ125仆76111200MW汹OoMWI2t7)1112OOMHz270OOMHZ127mm11注：48MHZ用于UP1.1.CoN存放器RegisterAddressR/WDeicrip1.ionResetVa1.ueMPI1.CONOx4COOOOQ4R/WMP1.1.co

29、nfigurationrenterO0005C080UP1.1.COR0x4Ca)OoO8R/WUP1.1.CoMgufaoonregtsier0x00028080P1.1.CONBitDescriptionInitia1.StateMDfV19:12MandrxrContrOiOxSC/0x28PD(V【9:4Pre-dvxfOOnW0x10x08SOV10Postdndercontro1.OxO/0x0:K尽管可以租据公式设置P1.1.也是我们推荐仅使用推荐表里面的值,如果要使用其他值，请与我们联系.2、如果要同时设巴UP1.1.和MP1.1.,请先设置IP1.X,然后设置If1.1.,且

30、至少要间隔7个时钟周期。时饼拄制存放器C1.KCONRemitterAddressR/WDescnptionResetVa1.ueC1.KCONOSCoaX)OCMNC1.ockgeneratorcontro1.register0x7FFF0C1.KCOHBitDescriptionInitia1.StateSPI(iCortroiPC1.KintoSP1.b1.ockO三DwDe1IS17)Contro1.PC1.KEoI1.SbodODtMbIe,1Enat4e1IIC16ComroiPCtKE)WCb1.ock.O,Dsaoie.1E田Ie1ADCATocScreeni(1SCorrtr

31、oiPC1.KnoADCbockODoab1.e,1Enab1.e1RTC14Cor*oiPC1.KroRTC811(rSOeI1.EYenY5btscharedIoO.RTCtruer修airve.O-Dao*,1-Erwwe1GPtOUContro1.PC1.Kf11oGPIOb1.ock.O*DeabE.1EnaD1.e1UART213Coniro1.PC1.KrtoUART2bkkODsab.1Enab1.e1UARTIECorwoiPCtKrMUAT!bodODtsbe1SOIP1.ConvoiPCtKIrrtOSO1.frteaceb1.ockOODte,1EnatXe1PWMT1

32、.WERE1.CtrPC1.Kh1OPWTIMERb1.odO-DM1.e,1-Enab1.e1USBeve(7CorrtroiPC1.KroUS8deceOkXO,Debbie,1Enab1.e1USBhoocComroiMC1.KintoUShostbockODisab1.e,1EnaEe11.cc(51COnirOiHC1.Kdo1.COCWocKODM1.e,1Enaw1NAgFmhConenx1.erHComroiHC1.KnoNANDF06ConMterUockODiMbIe.1-Enabe1POWEReOFFP1.COCerOiPonrfOffmodeOfS3C34WODiMbi

33、e1.1-Tran0CntoPoWer_0FFmodeOIC1.E8C21EnterO1.EmodeThisMno!c1.earedautomat1.yO-Dsab0.1-TrarttontoIDtEmodeOReservedPIReservedOSM.BTSPECIA1.me.,0,0roovnefxyTMbca11Dusedtoc4erSPECIA1.mocr0M31&wake-upbyCRESeTPieftSecontactustousethiabit.O低速时钟控制存放器(C1.KS1.Oi)RgistrAddrssRWDescriptionRstVa1.uICIKS1.OW4C000

34、010R-wS1.owc1.ockcontro1.register0x00000004C1.KS1.OWBitDescriptionInitia1.SttUC1.K_ON,mOUC1.KON(UP1.1.Aa1.soturnedOna)dtheUP1.1.k)cktimeinsertedautomatica1.1.y1UC1.KOFF(OP1.1.soturnedott)OReSefVdReserved.MP1.1._OFFP1.O:P1.1.isturnedon.AfterP1.1.StaMizaDontme(minimum150UShS1.OW_BITcanbedearedtoO1Pt1.

35、tsturnedoffP1.1.tsturnedoffonwenS1.OW.B11S1OS1.OW_BITWOFC1.K=MpH(MP1.1.output)1S1.ObVmodeFC1.K=irutc1.ock1(2xS1.OWVAI)(S1.OWVA1.O)FC1.K=i3dock(S1.OW.VA1.三O)mputdock=XnPMorEXIC1.KOReservedP1.一一S1.OW,VA1.R0Tbevx1.efva1.uekxthestowdockwenS1.OW_B(Ttson0x4时钟除数控制存放器(C1.kdivn)Rf1.strAddressRWscriptionRsttV

36、a1.uC1.KD1.vN(MCoOO014RAVC1.ock(defcontro1.regtstef0x000000C1.KDIVNBitDtscrtptionInhU1.Su(HCXVW12Speoa1.busdockraboavatfaNe(144)OReserved1HC1.KhasthedocksameastheFc1.K1.4PC1.Khasthec1.ocksameasIhcFC1.K/4Note:IftheMisPbrHDIVNPDIVNmustbese,0b0OHDIVN1OHC1.KhastheCtoCksameastheFC1.K1HC1.KhasthectocksneastheFCtIWOPDIVN0OPC1.KhasthedocksameastheHC1.K1PC1.Khasthec1.ocksameasteHC1.K/2O