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【电路笔记 TMS320F28335DSP】时钟+看门狗+相关寄存器(功能模块使能、时钟频率配置、看门狗配置)

article 2024/11/23 7:07:42

时钟源和主时钟（SYSCLKOUT）

外部晶振：通常使用外部晶振（如 20 MHz）作为主要时钟源。
内部振荡器：还可以选择内部振荡器（INTOSC1 和 INTOSC2），适合无需高精度外部时钟的应用。
PLL（锁相环）：
- 提供倍频功能，将外部晶振频率倍增以生成更高的系统时钟频率。
- TMS320F28335 的最大系统频率为 150 MHz。
- 配置时需要通过 PLLCR 寄存器设置倍频因子，同时需要注意锁定时间。

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内部时钟

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锁相环

锁相环或锁相环（PLL）是一种控制系统，可生成输出信号，其相位相对于输入信号的相位是固定的。保持 input 和 output 相位为 lockstep 也意味着保持 input 和 output 频率相同，因此锁相环也可以跟踪 input 频率。通过集成分频器，PLL 可以产生一个稳定的频率，该频率是输入频率的倍数。
- 这些 properties 用于 clock synchronization， demodulation， frequency synthesis， clock multipliers，以及从嘈杂的通信通道恢复信号。自 1969 年以来，单个集成电路可以提供完整的 PLL 构建块，如今的输出频率从几十赫兹到几千兆赫兹不等。因此，PLL 广泛用于无线电、电信、计算机（例如在微处理器中分配精确定时的时钟信号）、并网逆变器（用于将直流可再生资源和存储元件（如光伏和电池）与电网集成的电子电源转换器）和其他电子应用。
- 相关器件：锁频环（FLL）是一种电子控制系统，可生成锁定到输入或 “参考” 信号频率的信号。[1]该电路将受控振荡器的频率与参考频率进行比较，自动升高或降低振荡器的频率，直到其频率（但不一定是相位）与参考频率匹配。

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外设时钟

外设时钟由 SYSCLKOUT 分频后提供，通过寄存器（HISPCP、LOSPCP）控制。这允许为不同的外设设置合适的时钟频率，从而优化性能和功耗。

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看门狗

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工作原理

看门狗定时器从预设值开始递减计数。
如果计数到零且未刷新，触发复位或中断。
系统通过定期向看门狗写入特定值来“喂狗”（清除计数器），以防止溢出。

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相关寄存器

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常见外设及其时钟特性：

外设模块	时钟来源	时钟配置寄存器	特性及应用
ADC	SYSCLKOUT 或其分频信号	ADCCTL2.ADCNONOVERLAP	时钟速率决定采样频率，最大速率 12.5 MSPS
ePWM	SYSCLKOUT	-	驱动电机、PWM 控制信号
eQEP/eCAP	SYSCLKOUT 或外部时钟	-	编码器接口、捕获输入事件
SPI	SYSCLKOUT 分频	SPIBRR	最大速率取决于时钟源配置
I2C	SYSCLKOUT 分频	I2CPSC/I2CCLKL/I2CCLKH	时钟决定 I2C 的速率（如 100kHz）
UART	SYSCLKOUT 分频	SCIHBAUD/SCILBAUD	配置波特率分频器
CAN	SYSCLKOUT 或外部时钟	CANBTC	用于工业通信

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时钟管理寄存器

寄存器名称	功能描述
PLLSTS	控制和监测 PLL 的状态
HISPCP	配置高速外设（如 SPI）的时钟分频值。
LOSPCP	用于设置低速外设（如 ePWM、eCAP）的时钟分频值。
PLLCR	配置 PLL 倍频因子
SYSCTL_REGS	提供外设启用/禁用和时钟配置的寄存器
XCLKOUT	配置外部时钟输出的频率和信号

外设时钟配置示例

功能模块使能配置

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设置 HISPCP

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$150/6 = 25 M$

设置 SPI 时钟

SpiaRegs.SPIBRR = 0x63; //波特率=150M/4/100=375K https://blog.csdn.net/qq_17525633/article/details/103145686

SPI 波特率由以下公式计算：

$\text{波特率} = \frac{\text{SPI 模块时钟频率 (SPI Clock)}}{\text{SPIBRR 值 + 1}}$

其中：

SPI 模块时钟频率 是由系统时钟（SYSCLKOUT）分频得到，公式为：
$\text{SPI 模块时钟频率} = \frac{\text{SYSCLKOUT}}{\text{SPI 时钟分频器}}$
分频器配置：SPI 模块时钟的分频因子由 HISPCP 寄存器配置。在本例中，分频值为 4：
$\text{SPI 模块时钟频率} = \frac{150\, \text{MHz}}{4} = 37.5\, \text{MHz}$

$\text{SPIBRR} = \frac{37.5 \, \text{MHz}}{375 \, \text{kHz}} - 1 = 100 - 1 = 99$

将 99 转换为十六进制：
$\text{SPIBRR} = 0x63$

配置 ADC 时钟为 25 MHz：

确保 SYSCLKOUT 设置为 150 MHz。

配置分频因子为 6：

AdcRegs.ADCCTL2.bit.PRESCALE = 6; // 设置 ADC 时钟分频，https://blog.csdn.net/weixin_40785694/article/details/95944219

看门狗示例

看门狗配置
看门狗通过 System Control Register（系统控制寄存器组）进行配置。以下是关键寄存器：

寄存器名称	功能描述
WDCR (看门狗控制寄存器)	控制看门狗启停、分频和模式设置
WDCNTR	看门狗计数器值
WDKEY	写入特定密钥以喂狗

WDENINT（看门狗中断使能）：
- 1：触发中断，而不是复位。
- 0：直接复位系统。
WDCHK：写保护，看门狗启用后不能随意更改。
WDPS：设置看门狗计时器的分频。

时钟来源和计数周期

看门狗计数器的时钟来源为 SYSCLKOUT，通过分频器配置。计数周期计算公式为：

$\text{超时时间} = \frac{\text{看门狗时钟周期} \times 2^{16}}{\text{分频因子}}$

例：

SYSCLKOUT = 150 MHz
分频因子 = 512（WDPS 设置为 101）
则看门狗超时时间为：
$\text{超时时间} = \frac{1}{150 \times 10^6} \times 2^{16} \times 512 \approx 2.23 \, \text{ms}$

典型用法

禁用看门狗

通常在调试阶段会禁用看门狗：

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void DisableWatchdog(void) {
    EALLOW;
    SysCtrlRegs.WDCR = 0x68; // 禁用看门狗，0x68 的二进制表示为 0110 1000，按照3到6位的约束设置
    EDIS;
}

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初始化看门狗

void InitWatchdog(void) {
    EALLOW; // 允许写入受保护寄存器

    SysCtrlRegs.WDCR = 0x28; // 启用看门狗，分频因子 512
    EDIS;   // 禁止写入受保护寄存器
}

喂狗（刷新看门狗计数器）

void ServiceWatchdog(void) {
    EALLOW;
    SysCtrlRegs.WDKEY = 0x55; // 写入第一密钥
    SysCtrlRegs.WDKEY = 0xAA; // 写入第二密钥完成喂狗
    EDIS;
}

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看门狗中断模式

在一些应用中，可以将看门狗设置为触发中断，而不是复位系统。此时：

设置 WDENINT 位。
在中断服务例程中处理溢出逻辑。

示例代码：

interrupt void WatchdogISR(void) {
    // 用户代码：处理看门狗溢出
}

void EnableWatchdogInterrupt(void) {
    EALLOW;
    SysCtrlRegs.SCSR = 0x1; // 启用看门狗中断模式
    PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx8 = 1; // 使能 PIE 看门狗中断
    EDIS;
}