跳至主要内容

【转】FCLK PCLK HCLK

FCLK, HCLK, and PCLK(S3C2410)
 

http://blog.chinaunix.net/u/21948/showart_362619.html

文章说明:calmarrow(lqm)原创,参考thisway.diy的《S3C2410完全开发》

文章引自:http://piaoxiang.cublog.cn

    clock部分比较容易,现在按照datasheet的思路梳理一下。
一、对clock的基本认识
    第七部分是"clock & power management",总结如下:
    1 s3c2410的clock & power management模块包含三个部分:clock control、usb control、power control。现在的关注点是clock control。
    2、s3c2410有两个pll(phase locked loop,锁相环,在高频中学过,可以实现倍频,s3c2410的高频就是由此电路产生的)。其中一个是MPLL,M即为main,用来产生三种时钟信号:Fclk(给CPU核供给时钟信号,我们所说的s3c2410的cpu主频为200MHz,就是指的这个时钟信号,相应的,1/Fclk即为cpu时钟周期)、Hclk(为AHB bus peripherals供给时钟信号,AHB为advanced high-performance bus)、Pclk(为APB bus peripherals供给时钟信号,APB为advanced peripherals bus)。在这里,需要了解一下AMBA system architecture了。这个可以到官方网站www.arm.com下载相关资料。简单的说,AMBA是一种协议,这种协议已经称为片上组织通信的事实上的标准(the de facto standard for on-chip fabric communication)。下面给出英文描述:
    The AMBA protocol is an open standard, on-chip bus specification that details a stategy for the interconnection and management of functional blocks that makes up a system-on-chip(SoC).It facilitates "right-first-time" development of embedded processors with one or more CPU/signal processors and multiple peripherals. The AMBA protocol enhances a resuable design methodology by defining a common backbone for SoC modules.
    需要知道的是,AMBA总线是ARM提出的一种解决方案,它并非唯一的规范,但是因为ARM的广泛使用,AMBA总线也就成为了事实上的规范了。现在AMBA总线最新为AMBA 3 specification版本,包括AMBA 3 AXI Interface、AMBA 3 AHB Interface、AMBA 3 APB Interface、AMBA 3 ATB Interface。而s3c2410还只能支持AMBA 2 specification,这个版本包含AMBA 2 AHB Interface、AMBA 2 APB Interface。也就是在s3c2410的框图中看到的两种总线接口。需要注意的是,这两种总线所连的外设是有区别的。AHB总线连接高速外设,低速外设则通过APB总线互连。显然,对不同总线上的外设,应该使用不同的时钟信号,AHB总线对应Hclk,APB总线对应Pclk。那么事先就应该弄清楚,每条总线对应的外设有那些,这样在设置好时钟信号后,对应外设的初始化的值就要依此而确定了。
    AHB bus上的外设有LCD controller(CONT代表controller,控制器)、USB Host CONT、ExtMaster、Nand CONT和nand flash boot loader、bus CONT、interrupt CONT、power management、memory CONT(sram/nor/sdram等)。
    APB bus上的外设有UART、USB device、SDI/MMC、Watch Dog Timer、bus CONT、spi、iic、iis、gpio、rtc、adc、timer/pwm。
    3、主时钟源来自外部晶振或者外部时钟。复位后,MPLL虽然默认启动,但是如果不向MPLLCON中写入value,那么外部晶振直接作为系统时钟。EDUKIT-III的外部晶振有两个,一是用于系统时钟,为12MHz;一个用于RTC,为32.768KHz。以前实验没有向MPLLCON写入数值,所以系统时钟都是12MHz。从这里也可以发现一个问题,如果外部晶振开始没有焊上,那么系统是无法正常启动的。因为按照上述规则,复位后还没有写入MPLLCON,这时又没有可以使用的时钟源,所以不会启动。也就是硬件完成后,这个12MHz的晶振是一定要焊上的,才能进行后续的硬件测试工作。
二、clock设置的步骤
    首先应该读懂下一段:

Power-On Reset (XTIpll)
Figure 7-4 shows the clock behavior during the power-on reset sequence. The crystal oscillator begins oscillation within several milliseconds. When nRESET is released after the stabilization of OSC (XTIpll) clock, the PLL starts to operate according to the default PLL configuration. However, PLL is commonly known to be unstable after power-on reset, so Fin is fed directly to FCLK instead of the Mpll (PLL output) before the software newly configures the PLLCON. Even if the user does not want to change the default value of PLLCON register after reset, the user should write the same value into PLLCON register by software.


The PLL restarts the lockup sequence toward the new frequency only after the software configures the PLL with a new frequency. FCLK can be configured as PLL output (Mpll) immediately after lock time.

    这个主要是基于PLL的特点。简单的描述就是,上电复位后,几个ms后晶振起振。当OSC时钟信号稳定之后,nRESET电平拉高(这是硬件自动检测过程)。这个时候,PLL开始按照默认的PLL配置开始工作,但是特殊性就在于PLL在上电复位后开始是不稳定的,所以s3c2410设计为把Fin在上电复位后直接作为Fclk,这是MPLL是不起作用的。如果要想是MPLL起作用,那么方法就是写入MPLLCON寄存器值,然后等待LOCKTIME时间后,新的Fclk开始工作。下面把这些步骤分来来描述,软件步骤部分结合程序进行。
    1、上电几个ms后,晶振输出稳定。Fclk=晶振频率。nRESET恢复高电平后,cpu开始执行指令,这完全是硬件动作,不需要软件设置。
    2、第一步软件工作: 设置P M S divider control,也就是设置MPLLCON寄存器。
    关于PMS,可以看Figure 7-2.寄存器MPLLCON的设置呢,其实有一定的规则,并非你想要的每个Fclk频率都可以得到。官方推荐了一个表PLL VALUE SELECTION TABLE,要按照这个进行。否则的话,就需要自己按照公式推算,但是mizi公司并不保证你的设置是合适的。所以,如果想要工作在200MHz,还是按照vivi的推荐值即可。

@ step1: set P M S divider control
        mov r1, #CLK_CTL_BASE
         ldr r2, =vMPLLCON_200
        str r2, [r1, #oMPLLCON]

    其中,MDIV=0x5c,PDIV=0x04,SDIV=0x00.公式Mpll(Fclk)=(m×Fin)/(p×(2^s))【m=MDIV+8, p=PDIV+2,s=SDIV】
    3、第二步软件工作: 设置CLKDIVN。
    这一步是设置分频系数,即Fclk为cpu主频,Hclk由Fclk分频得到,Pclk由Hclk分频得到。假设Hclk是Fclk的二分频,Pclk是Hclk的二分频,那么分频系数比就是Fclk:Hclk:Pclk=1:2:4.那么Hclk为100MHz,总线时钟周期为10ns。Pclk为50MHz。

@ step2: change clock divider
        mov r1, #CLK_CTL_BASE
        mov r2, #vCLKDIVN
        str r2, [r1, #oCLKDIVN]

    4、第三步软件工作: CLKDIVN的补充设置
  

If HDIVN = 1, the CPU bus mode has to be changed from the fast bus mode to the asynchronous bus mode using following instructions.
MMU_SetAsyncBusMode
        mrc p15,0,r0,c1,c0,0
        orr r0,r0,#R1_nF:OR:R1_iA
        mcr p15,0,r0,c1,c0,0
If HDIVN=1 and the CPU bus mode is the fast bus mode, the CPU will operate by the HCLK. This feature can be used to change the CPU frequency as a half without affecting the HCLK and PCLK.

    看了上段话,只需要翻译出来就可以了。

@ FCLK:HCLK=1:2
.macro MMU_SetAsyncBusMode
         mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0
         orr r0, r0, #(R1_iA | R1_nF)
         mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0
.endm
         @ step3: set asynchronous bus mode
         MMU_SetAsyncBusMode

    5、第四步软件工作:等待locktime时间,让新的Fclk生效

@ step4: stay locktime
        mov r1, #CLK_CTL_BASE
         ldr r2, =vLOCKTIME
        str r2, [r1, #oLOCKTIME]

    6、对外设的影响
    在这个实验中,主要是有两个需要改变,一个外设是UART,一个外设是SDRAM。
    (1)UART,它是接在APB总线上,所以对应的时钟信号为Pclk,现在为50MHz。如果想要设置波特率为115200bps,那么根据公式UBRDIV0=(int)(PCLK/(bps*16))-1计算,应该为26。如果放到程序中,那么应该注意形式。具体如下:

UBRDIV0 = ((int)(PCLK/16./UART_BAUD_RATE) -1);

    (2)SDRAM,主要的影响因素为刷新频率。前面在SDRAM中没有具体分析,现在可以详细说明。使用了两片HY57V561620CT-H,查看手册其刷新频率为8192 refresh cycles/64ms,所以刷新周期64ms/8192=7.8125us。看寄存器REFRESH的各个位的设置情况:
    ・REFEN[23]:开启自动模式,设为1
    ・TREFMD[22]:设为Auto refresh模式,设为0
    ・Trp[21:20]:看看RAS precharge Time,查看SDRAM手册,发现-H系列此参数至少为20ns,现在Hclk对应的时钟周期为10ns,所以至少应该为2个clock。可以设为00
    ・Tsrc: Semi Row Cycle Time,也就是RAS Cycle Time,至少65ms,所以至少得6.5clock,按照可选值,应该设置为11
    ・Refresh[10:0]:
    公式refresh period = (2^11 - refresh_count +1)/Hclk,由此推导出refresh_count=2^11+1-refresh period*Hclk。带入数值,计算得出1268=0x04f4,这个数值要用四舍五入,减少误差。
    ・其余的保留值,均设置为0
    由此得出该寄存器的值应该为0x008c04f4。
三、总结
    经过测试,在开发板上运行稳定。源代码如下:
文件: clock.tar.gz
大小: 7KB
下载: 下载

 发表于: 2008-09-05,修改于: 2008-09-05 19:46

评论

此博客中的热门博文

【转】AMBA、AHB、APB总线简介

AMBA 简介 随着深亚微米工艺技术日益成熟,集成电路芯片的规模越来越大。数字IC从基于时序驱动的设计方法,发展到基于IP复用的设计方法,并在SOC设计中得到了广泛应用。在基于IP复用的SoC设计中,片上总线设计是最关键的问题。为此,业界出现了很多片上总线标准。其中,由ARM公司推出的AMBA片上总线受到了广大IP开发商和SoC系统集成者的青睐,已成为一种流行的工业标准片上结构。AMBA规范主要包括了AHB(Advanced High performance Bus)系统总线和APB(Advanced Peripheral Bus)外围总线。   AMBA 片上总线        AMBA 2.0 规范包括四个部分:AHB、ASB、APB和Test Methodology。AHB的相互连接采用了传统的带有主模块和从模块的共享总线,接口与互连功能分离,这对芯片上模块之间的互连具有重要意义。AMBA已不仅是一种总线,更是一种带有接口模块的互连体系。下面将简要介绍比较重要的AHB和APB总线。 基于 AMBA 的片上系统        一个典型的基于AMBA总线的系统框图如图3所示。        大多数挂在总线上的模块(包括处理器)只是单一属性的功能模块:主模块或者从模块。主模块是向从模块发出读写操作的模块,如CPU,DSP等;从模块是接受命令并做出反应的模块,如片上的RAM,AHB/APB 桥等。另外,还有一些模块同时具有两种属性,例如直接存储器存取(DMA)在被编程时是从模块,但在系统读传输数据时必须是主模块。如果总线上存在多个主模块,就需要仲裁器来决定如何控制各种主模块对总线的访问。虽然仲裁规范是AMBA总线规范中的一部分,但具体使用的算法由RTL设计工程师决定,其中两个最常用的算法是固定优先级算法和循环制算法。AHB总线上最多可以有16个主模块和任意多个从模块,如果主模块数目大于16,则需再加一层结构(具体参阅ARM公司推出的Multi-layer AHB规范)。APB 桥既是APB总线上唯一的主模块,也是AHB系统总线上的从模块。其主要功能是锁存来自AHB系统总...

【转】GPIO编程模拟I2C入门

ARM编程:ARM普通GPIO口线模拟I2C  请教个问题: 因为需要很多EEPROM进行点对点控制,所以我现在要用ARM的GPIO模拟I2C,管脚方向我设 置的是向外的。我用网上的RW24C08的万能程序修改了一下,先进行两根线的模拟,SDA6, SCL6,但是读出来的数不对。我做了一个简单的实验,模拟SDA6,SCL6输出方波,在示波 器上看到正确方波,也就是说,我的输出控制是没问题的。 哪位大哥能指点一下,是否在接收时管脚方向要设为向内?(不过IOPIN不管什么方向都可 以读出当前状态值的阿) 附修改的RW24C08()程序: #define  SomeNOP() delay(300); /**/ /* *********************************  RW24C08   **************************************** */ /**/ /* ----------------------------------------------------------------------------- ---  调用方式:void I2CInit(void)   函数说明:私有函数,I2C专用 ------------------------------------------------------------------------------- -- */ void  I2CInit( void ) ... {  IO0CLR  =  SCL6;      // 初始状态关闭总线  SomeNOP();  // 延时   I2CStop();  // 确保初始化,此时数据线是高电平 }   /**/ /* ---------------------------------------------------------------------------- ----  调用方式:void I2CSta...

【转】cs8900网卡的移植至基于linux2.6内核的s3c2410平台

cs8900网卡的移植至基于linux2.6内核的s3c2410平台(转) 2008-03-11 20:58 硬件环境:SBC-2410X开发板(CPU:S3C2410X) 内核版本:2.6.11.1 运行环境:Debian2.6.8 交叉编译环境:gcc-3.3.4-glibc-2.3.3 第一部分 网卡CS8900A驱动程序的移植 一、从网上将Linux内核源代码下载到本机上,并将其解压: #tar jxf linux-2.6.11.1.tar.bz2 二、打开内核顶层目录中的Makefile文件,这个文件中需要修改的内容包括以下两个方面。 (1)指定目标平台。 移植前:         ARCH?= $(SUBARCH) 移植后: ARCH            :=arm (2)指定交叉编译器。 移植前: CROSS_COMPILE ?= 移植后: CROSS_COMPILE   :=/opt/crosstool/arm-s3c2410-linux-gnu/gcc-3.3.4-glibc-2.3.3/bin/arm-s3c2410-linux-gnu- 注:这里假设编译器就放在本机的那个目录下。 三、添加驱动程序源代码,这涉及到以下几个方面。(1)、从网上下载了cs8900.c和cs8900.h两个针对2.6.7的内核的驱动程序源代码,将其放在drivers/net/arm/目录下面。 #cp cs8900.c ./drivers/net/arm/ #cp cs8900.h ./drivers/net/arm/ 并在cs8900_probe()函数中,memset (&priv,0,sizeof (cs8900_t));函数之后添加如下两条语句: __raw_writel(0x2211d110,S3C2410_BWSCON); __raw_writel(0x1f7c,S3C2410_BANKCON3); 注:其原因在"第二部分"解释。 (2)、修改drivers/net/arm/目录下的Kconfig文件,在最后添加如...