SCBX時鐘電源管理器功能及應(yīng)用開發(fā)

S3C44B0X時鐘電源管理器功能及應(yīng)用開發(fā)曹晨雷振達(dá)2006-111內(nèi)容提要S3C44B0X時鐘電源管理器概述S3C44B0X時鐘發(fā)生器S3C44B0X電源管理器的功能2006-1122006-113S3C44B0X時鐘電源管理器概述時鐘發(fā)生器 產(chǎn)生CPU和外設(shè)所需要的時鐘信號 輸入晶體(6-20MHz)外部時鐘(1-66MHz) 輸出PLL輸出直接輸出外部時鐘2006-114S3C44B0X時鐘電源管理器概述（續(xù)）電源管理器 提供5種電源管理方案,以保持最佳的功耗正常模式低速模式空閑模式停止模式LCD的SL空閑模式2006-115時鐘發(fā)生器框圖2006-116相關(guān)管腳信號類型描述OM[3:2]輸入決定時鐘產(chǎn)生方式EXTCLK輸入外時鐘源,不用時接高XTAL0模擬輸入晶體輸入,不用時接高EXTAL0模擬輸出晶體輸出,不用時浮空PLLCAP模擬輸入接PLL的濾波電容CLKout輸出時鐘輸出2006-117時鐘源的選擇 OM[3:2]的采樣時間是在nRESET信號的上升沿. 直到用戶向PLLCON寄存器中寫入有效的設(shè)置后PLL的輸出才作為MCLK,否則外部時鐘信號直接作為MCLK使用2006-118參數(shù)描述tRESW時鐘穩(wěn)定后復(fù)位保持時間,最小4MCLK周期tMDRH復(fù)位結(jié)束后模式設(shè)置保持時間,最小3ns2006-119PLL(鎖相環(huán)) 是用于根據(jù)輸入時鐘在頻率和相位上產(chǎn)生同步的輸出信號的電路為什么要使用PLL?常用的晶體振蕩器無法滿足電子業(yè)日新月異的發(fā)展和要求其頻率值是單一的，最多只能在很小的頻段內(nèi)進(jìn)行微調(diào)PLL優(yōu)缺點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，輸出頻率純度高，易于得到大量的離散頻率缺點：瞬時頻率穩(wěn)定度較差，頻率轉(zhuǎn)換時間較長2006-1110PLL原理理圖相位差差檢測測器(PFD)回環(huán)濾濾波器器(LF)壓控振振蕩器器(VCO)2006-1111PLL原理理鑒相器器檢測輸輸入信信號和和輸出出信號號的相相位差差，并并將檢檢測出出的相相位差差信號號轉(zhuǎn)換換成電電壓信信號輸輸出回環(huán)濾濾波器器是一個個低通通濾波波器,為了了避免免VCO過過載,將鑒鑒相器器輸出出的高高頻部部分和和噪聲聲濾掉掉,輸輸出一一個電電壓來來控制制VCO改改變頻頻率壓控振振蕩器器根據(jù)輸輸入的的電壓壓調(diào)整整產(chǎn)生生的頻頻率并并向輸輸入信信號的的頻率率靠攏攏，直直至消消除頻頻差而而鎖定定2006-1112S3C44B0X的的PLL增加了了3個個分頻頻器P、M和SPUMP(充電電泵),對對鑒相相器的的輸出出信號號轉(zhuǎn)換換成相相應(yīng)的的充電電電壓壓2006-1113PLL輸出出的時時鐘頻頻率PLL的通通用條條件2006-1114參考電電路2006-1115時鐘控控制邏邏輯選擇時時鐘-PLL輸輸出時時鐘或或直接接使用用外部部時鐘鐘在PLL輸輸出時時鐘頻頻率改改變時時,在在輸出出穩(wěn)定定之前前禁止止輸出出在上電電復(fù)位位和從從power-down模式式中喚喚醒的的時候候也起起作用用2006-1116PLL鎖定定時間間PLL輸出出穩(wěn)定定所需需時間間(>208us)tlock=(1/fin)*nn=LTIMECNT的的值這個值值在以以下情情況由由內(nèi)部部邏輯輯自動動插入入鎖定定時間間計數(shù)數(shù)寄存存器(locktimecountregister)重啟(nRESET)從STOP模式式喚醒醒從SL_IDLE模模式喚喚醒2006-11172006-1118電源管管理功能：：通過過軟件件設(shè)置置來控控制系系統(tǒng)時時鐘，，以降降低功功耗相關(guān)部部件PLL時鐘控控制邏邏輯外設(shè)的的時鐘鐘控制制Wake-up信號號模式：：5種種2006-1119正常模模式（（NORMAL）基本模模塊正正常工工作CPUCoreBusControllerMemoryControllerInterruptControllerPowerManagementblock外設(shè)正正常工工作，，但可可通過過軟件件設(shè)置置關(guān)閉閉指定定外設(shè)設(shè)的時時鐘（（ClockControlRegister－CLKCON））2006-1120空閑模模式（（IDLE）停止向向CPUCore提供供時鐘鐘BusController、、MemoryController、、InterruptController、PowerManagementblock仍仍有時時鐘進(jìn)入方方式：：設(shè)置置IDLE_BIT=1，有有一些些的延延時退出方方式：：EINT[7:0]、RTC告警警中斷斷或其其他中中斷2006-1121停止模模式（（STOP）功耗最最低，，所有有模塊塊被停停止進(jìn)入方方式：：在正正常模模式或或低速速模式式下設(shè)設(shè)置STOP_BIT=1有一定定的延延時延遲時時間=16個外外時鐘鐘周期期如果在在低速速模式式可直直接進(jìn)進(jìn)入退出方方式：：外部中中斷或或RTC告告警中中斷；；不能直直接返返回正正常模模式，，要先先進(jìn)入入解凍凍(THAW)模式式，直直到向向CLKCON寫入入有效效的值值2006-1122停止模模式（（續(xù)1）2006-1123停止模模式（（續(xù)2）DRAM必必須處處在自自刷新新狀態(tài)態(tài)(Self-Refresh)，以以保持持?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)LCD要停停止顯顯示，，否則則系統(tǒng)統(tǒng)會掛掛起所有的的端口口要配配置好好，以以減少少功耗耗（如如：PCONG）在進(jìn)入入停止止模式式時必必須經(jīng)經(jīng)過PLL打開開的低低速模模式在進(jìn)入入停止止模式式的最最后三三個時時鐘周周期不不響應(yīng)應(yīng)喚醒醒請求求在進(jìn)入入停止止模式式時，，MCLK的頻頻率必必須比比Fin的的2.5倍倍高在使用用電平平觸發(fā)發(fā)的EINT模模式時時，進(jìn)進(jìn)入停停止模模式時時，不不能有有電平平觸發(fā)發(fā)的EINT喚喚醒信信號，，否則則，取取消進(jìn)進(jìn)入停停止模模式2006-1124LCD的SL空空閑模模式（（SL_IDLE））基本模模塊中中除了了LCD控控制器器都停停止功耗比比空閑閑模式式低進(jìn)入方方式：：只能能從關(guān)關(guān)閉PLL的低低速模模式進(jìn)進(jìn)入，，設(shè)置置SL_ILDE=1DRAM必必須處處在自自刷新新狀態(tài)態(tài)退出方方式：：EINT或RTC告警警中斷斷，返返回低低速模模式2006-1125SL_IDLE（續(xù)續(xù)）2006-1126低速模模式（（SLOW）降低頻頻率以以減少少功耗耗，還還可以以關(guān)閉閉PLL以以去掉掉PLL自自身的的功耗耗輸出時時鐘由由外時時鐘分分頻得得到，，分頻頻由CLKSLOW中的的SLOW_VAL決定定。進(jìn)入方方式：：正常常模式式下設(shè)設(shè)置SLOW_BIT=1退出方方式：：設(shè)置置SLOW_BIT=0Fout的頻率SLOW_VAL的值Fin/(2xSLOW_VAL)SLOW_VAL>0FinSLOW_VAL=02006-11272006-1128模式轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換狀狀態(tài)圖圖2006-1129各種模模式下下功耗耗比較較各模式式下的的DC電氣氣特性性關(guān)閉各各IO模塊塊可節(jié)節(jié)省的的功耗耗2006-1130NORMALIDLESLOWSL_IDLESTOP功耗最高高低較低最低基本模塊全工作（高頻）僅CPU不工作全工作,PLL可選擇（低頻）僅LCD控制器工作全不工作進(jìn)入模式SLOW,IDLENORMAL,SLOWNORMAL,IDLE,SL_IDLESLOWNORMAL,SLOW,經(jīng)PLL-onSLOW進(jìn)入退出模式SLOW,IDLENORMAL,SLOWNORMAL,IDLE,SL_IDLESLOW經(jīng)THAW返回NORMAL,SLOW轉(zhuǎn)換途徑設(shè)置寄存器EINT,RTC,其他中斷設(shè)置寄存器EINT,RTCEINT,RTC2006-1131其他相相關(guān)事事項進(jìn)入IDLE模模式時時，電電源管管理模模塊要要收到到CPU應(yīng)應(yīng)答才才能真真正進(jìn)進(jìn)入PLL僅能能在SLOW模模式下下，通通過軟軟件設(shè)設(shè)置打打開或或關(guān)閉閉在STOP和SL_IDLE模式式下，，數(shù)據(jù)據(jù)總線線(D[31:0])處處于高高阻態(tài)態(tài)，可可通過過設(shè)置置PUPC,PUPD或或PUPS來減減少其其上拉拉電阻阻的功功耗在STOP和SL_IDLE模式式下，，輸出出管腳腳若是是低電電平，，由內(nèi)內(nèi)部寄寄生電電阻維維持狀狀態(tài)，，若是是高電電平將將不再再維持持在進(jìn)入入STOP模式式后，，ADC也也必須須處在在power-down模式式下（（可通通過ADCCON設(shè)設(shè)置））2006-1132相關(guān)寄寄存器器寄存器名地址初始值描述PLLCON0x10D800000x38080PLL設(shè)置寄存器CLKCON0x10D800040x7FF8時鐘設(shè)置寄存器CLKSLOW0x10D800080x9低速時鐘控制寄存器LOCKTIME0x10D8000C0xFFFPLL鎖時計數(shù)寄存器2006-1133PLLCON計算算公公式式Fpllo*2s<170MHzs越越大大越越好好Fin/p要要求求大大于于等等于于1MHz，，小小于于2MHz名稱位描述初始值MDIV[19:12]主分頻設(shè)置0x38PDIV[9:4]前分頻設(shè)置0x8SDIV[1:0]后分頻設(shè)置02006-1134CLKCON名稱位描述(0=禁止,1=使能)初值IIS[14]控制IIS的時鐘1I2C[13]控制I2C的時鐘1ADC[12]控制ADC的時鐘1RTC[11]控制RTC的時鐘1GPIO[10]控制GPIO的時鐘1UART1[9]控制UART1的時鐘1UART0[8]控制UART0的時鐘1BDMA0、1[7]控制BDMA的時鐘1LCDC[6]控制LCDC的時鐘1SIO[5]控制SIO的時鐘1ZDMA0[4]控制ZDMA的時鐘1PWMTIMER[3]控制PWMTIMER的時鐘1IDLE[2]進(jìn)入IDLE的設(shè)置位0SL_IDLE[1]進(jìn)入SL_IDLE的設(shè)置位0STOP[0]進(jìn)入STOP的設(shè)置位02006-1135CLKSLOW名稱位描述初值PLL_OFF[5]PLL控制;0=打開,1=關(guān)閉(SLOW_BIT=1有效)0x0SLOW_BIT[4]進(jìn)入SLOW的設(shè)置位;0=不進(jìn)入,1=進(jìn)入0x0SLOW_VAL[3:0]SLOW模式下的分頻值0x9LOCKTIME名稱位描述初值LTIME_CNT[11:0]PLL鎖定計數(shù)的值0xFFF2006-1136軟件件舉舉例例PLL設(shè)設(shè)置置(M,P,S值值的的計計算算)進(jìn)入入和和退退出出STOP模模式式進(jìn)入入和和退退出出SLOW模模式式2006-1137PLL設(shè)設(shè)置置#defineMAX_FVCO(long)(170000000*1.01)voidPLLset(longMclk,longclkXtal){longpow2[]={1,2,4,8};//Svalue:0-3,maxisgoodfor(s=3;s>=0;s--){//fvcomustsmallthanMAX_FVCOvaluefvco=Mclk*pow2[s];if(fvco>MAX_FVCO)continue;//Pvalue:0-63,Fin/(p+2)mustin1-2for(p=0;p<64;p++){//ifFin/(p+2)>=2changetonextpvalueif(Fin/(p+2)>=2)continue;//Mvalue:0-255for(m=0;m<256;m++){tmpMclk=clkXtal*(m+8)/((p+2)*pow2[s]);if(tmpMclk==Mclk)return;}}}}2006-1138進(jìn)入入STOP模模式式nopnopnopnop;enterPOWERDNmodeldrr0,=CLKCONstrr2,[r0];waituntilenterSTOPmodeand;untilwake-upldrr0,=0x10subsr0,r0,#1bne%B0;關(guān)關(guān)閉閉外外設(shè)設(shè)和和LCD;設(shè)設(shè)置置喚喚醒醒中中斷斷;r0=CLKCON=0x01movr2,r0ldrr0,=REFRESHldrr3,[r0]movr1,r3orrr1,r1,#0x4000