从零开始基于S5PV210的嵌入式时钟系统的分析
从零开始基于S5PV210的嵌入式时钟系统的分析
--参考朱有鹏ARM裸机教程
1、什么是时钟？SOC为什么需要时钟？
(1)时钟是同步工作系统的同步节拍。
(2)SOC内部有很多器件，比如CPU、串口、DRAM控制器，GPIO等内部外设
这些东西要彼此协同工作，需要一个共同的时钟系统来指挥。
这些就是我们SOC的时钟系统。
2、时钟一般是如何获得的？
SOC时钟获得一般是由下面的几种方式获得：
1、外部直接输入时钟信号，SOC有一个引脚用来输入外部时钟信号，一般我们的51单片机
就是用这种方式进行的，也就是多个单片机都可以用这个晶振共同工作。
2、外部晶振+内部时钟发生器产生时钟，大部分单片机都是这么工作的。
3、外部晶振+内部时钟发生器+内部PLL产生的高频时钟+内部分频器分频得到的各种
频率的时钟。
(2)我们S5PV210属于第三种，为什么要这么设计？
第一问？为什么不使用外部高频的晶振产生高频信号直接给CPU？
主要是因为我们芯片外部电路不适于使用高频率，因为传导辐射比较难控制。
而且高频率的晶振非常贵。
第二问？为什么要内部先进行倍频，然后再分频，而不是先分频，然后再倍频？
因为我们SOC内部有很多部件都需要时钟，而且各自需要的时钟频率是不同的。
没有办法统一供应，因此设计思路：
先得到一个最高的频率，然后各个外设再根据自己需要的频率，通过分频器来进行分频。
因为倍频器比较难设计，分频器比较容易设计，所以使用这种方式。
3、时钟和系统性能的关系？
(1)一般SOC时钟频率都是可以人为控制编程，频率的高低对系统的性能有很大的影响。
(2)S5PV210建议工作频率在800MHZ~1000MHZ，一般我们设计主频为1GHZ。
如果你设计为1.2GHZ就叫做超频。
系统的性能会提升，但是发热也会增大，因此会影响系统的稳定性。
4、时钟和外设编程的关系？
每一个外设工作都需要一定频率的时钟，这些时钟都是由时钟系统提供的。
时钟系统可以通过编程来控制，因此我们程序员可以为每一个外设指定时钟的来源。
时钟分频来源，从而指定这个外设的工作时钟。
5、时钟和功耗控制的关系？
(1)SOC中各种设备工作时，时钟频率越高其功耗越大，发热越大。
越容易不稳定，需要外部的散热条件更加的苛刻。
(2)SOC内部有很多外设，这些外设不用的使用最好关掉（为什么需要关掉，因为会一定的浪费电）
也就是说我们给某个外设断掉时钟，他就不工作了。
6、S5PV210的时钟域的概念：
CLOCK DOMAIN
210的时钟的体系是非常复杂的：
1、时钟域：MSYS、DSYS、PSYS
(1)因为S5PV210的时钟体系比较复杂，内部外设模块太多，因此把整个内部的时钟
划分为3大块：
MSYS：
CPU内核：DRAM_CONCTROL(DMC0、DMC1各自接了256MB)，IRAM、IROM
DSYS：
FIMC：视频编解码：HDMI，都是跟音视频有关的模块。
都是提供了硬件的解码器。
PSYS：
内部外设的意思：和内部的各种外设时钟有关，
串口，SD接口，I2C，AC97是用来连接声卡的，这些外设一般都是比较低速的。
联系：
51单片机：因为CPU的主频和其余外设是差不多快的，12MHZ
STM32103：一般是72MHZ，但是有些外设是运行不到这么快的，所以需要对
主频进行分频才能使用。
S5PV210：更多的外设，所以需要进行三级分类，使得每一种外设的时钟都能正常的工作。
7、时钟来源：晶振+时钟发生器
(1)S5PV210有4个晶振接口，我们设计板子硬件时可以根据需要来确定
在哪里接晶振，接了晶振之后，上电相应的模块就会产生晶振和原始的时钟。
原始时钟再经过一系列的刷选开关进行PLL电路生成倍频后的高频时钟。
高频时钟再经过分频到达我们芯片内部各模块上。
模块内部还有进一步的分频器，进行再一次的分频器进行再一次的分频。
XRTCXTI可以直接进入RTC，SYSTEM Timer
USB工作的时钟只能从XUSBXTI这个端口进来。
如果是0还是1的话，我们就可以知道MUS开关。
提供了4个锁相环的工作模式：
APLL、MPLL、VPLL、EPLL
APLL = 30MHZ~1GHz
MPLL = 50MHZ~2GHz
EPLL = 10MHZ~60MHZ
在标准的S5PV210的标准中，
APLL：Cortex-A8内核 MSYS域的重要的时钟。
MPLL&EPLL：DSYS和PSYS
VPLL： Video视频相关的模块。
8、时钟域详解：
MSYS域：
ARMCLK：给CPU内核工作的时钟，也就是我们平常工作的主频：
MOUT_MSYS/n
HCLK_MSYS： MSYS域的高频时钟： DMC0、DMC1使用
PCLK_MSYS: MSYS域的低频时钟：
HCLK_MSYS: 给IROM和IRAM（合称IMEM）使用
PSYS域：
HCLK_PSYS:高频时钟
PCLK_PSYS:低频时钟
总结：
我们210内部各个外设都是接在（内部AMBA总线）总线上面的
AMBA总线有一条高频分支叫做AHB
有一条低频分支叫做APB：上面的各个域都有各自对应的HCLK_XXx
和PCLK_XXX，其中HCLK_XXX是XXX这个域中AHB总线的工作频率；
PCLK_XXX这个域中APB总线的工作频率。
SOC内部的各个外设其实是挂在总线上工作的，也就是说，这个外设的时钟来自于
它挂载的总线。譬如我们这个串口UART挂在我们PSYS域下的APB总线上。
因此串口的时钟来源是PCLK_PSYS。
我们可以分析记住和分析上面的时钟域和总线的数值，来确定我们各个外设的具体时钟的频率。
各种时钟的典型值（默认值，IROM中设置的值）
IROM内部设置的典型值：
当210刚上电时，默认是外部晶振+内部时钟发生器产生的24MHZ频率的时钟
直接给ARMCLK的，
这时候的主频就是24MHZ，运行非常慢。
IROM代码执行时，第6步中初始化了时钟系统，这时候给
系统一个默认推荐的运行频率，这个时钟频率是三星推荐的值。
210工作性能稳定性和稳定性最佳的频率。
UBOOT里面也是重新设置了一遍：
(3)各时钟的典型值：
我们自己设置时钟就是按照这个时钟来设置。
freq(ARMCLK) = 1000MHz
freq(HCLK_MSYS) = 200MHz
freq(HCLK_IMEM) = 100MHz
freq(PCLK_MSYS) = 100MHz
freq(HCLK_DSYS) = 166MHz
freq(PCLK_DSYS) = 83MHZ
freq(HCLK_PSYS) = 133MHz
freq(PCLK_PSYS) = 66MHz
freq(SCLK_ONENAND) = 133Mhz,166Mhz