GNU ARM汇编--(六)s3c2440的时钟控制

前面几篇利用GNU ARM汇编控制LED以及ARM的中断处理的设计,对ARM汇编以及体系结构有了一定的认识.后面的汇编学习会结合具体的芯片进行,一个为了更灵活熟练的使用汇编,二也是为了通过学习一款具体芯片来提炼出一些有价值的经验.此次选择的芯片是三星的s3c2440,arm920t的核,整个板子是TQ2440的板子,这个板子放了两年多了,零散的玩过一些,但是为了建立更有体系的知识结构,还是值得把它玩过个遍.可能这个芯片很过时了,应该很多人在玩6410,在工作中接触的也是arm11\Cortex-A9或者ppc,但是很多东西并不会过时的.虽然工作中接触的东西比较新,但是作为做应用的公司,很多底层的东西IC设计厂商都帮你做好了,你只需按照它给的东西去做就行.个人是对底层很感兴趣的,而工作中很少有人对底层有完整的认识,所以只能自己利用点个人时间慢慢玩咯.

        不再发感慨了,下面就对s3c2440的时钟做一个说明,然后给出汇编对时钟的控制代码,最后比较一下有时钟控制和没时钟控制下的流水灯的区别.

        s3c2440的时钟控制逻辑可以产生3个时钟信号:用于CPU核(ARM920T)的FCLK,用于AHB总线外设(存储控制器\中断控制器\LCD控制器\DMA\USB的主机端)的HCLK和用于APB总线外设(比如WDT IIS I2C PWM timer MMC ADC UART GPIO RTC SPI)的PCLK.s3c2440有两个锁相环,一个是用于FCLK HCLK PCLK的MPLL,一个专用与USB的UPLL.

        首先看一下下面的表格:

        时钟源可以来自于外部晶振(XTlpll)或者外部时钟(EXTCLK).datasheet中的图7-1显示了时钟的体系框图,这里就不给出了,截出一小部分与上图做个呼应:

        

这个图就反映了OM[3:2]在XTlpll和EXTCLK之间的选择.

        接下来看看TQ2440的原理图是如何处理的:

 

从原理图可以看出:OM[3:2]为00b,意味着使用晶振来产生MPLL CLK和UPLL CLK.我们的XTIpll接的就是12M的晶振,这时候EXTCLK按照规定是要接高的,对应图如下:

值得注意的是:尽管MPLL在reset后就开始工作了,但是MPLL output只有在软件写有效的设置值到MPLLCON寄存器后才作为系统时钟的.在有效设置之前,外部晶振或者EXTCLK直接用于系统时钟.哪怕是你不想改动MPLLCON寄存器的初始值,你也得将该值写入MPLLCON.

上面的话意味着:如果不进行时钟的设置,那么我的板子就运行在晶振为12M的系统时钟下,这个和s3c2440的400M相去甚远,做流水灯的延时肯定也差数量级的,这个等会就可以看到.

Mpll = (2*m * Fin) / (p * 2^s)
m = M (the value for divider M)+ 8, p = P (the value for divider P) + 2

s3c2440支持FCLK HCLK和PCLK之间的分频比的选择.比例由CLKDIVN寄存器的HDIVN和PDIVN决定.可参见下表:

注意:CLKDIVN要小心设置,不要超出了HCLK和PCLK的限制.如果HDIVN不为0,要用下面的指令,CPU总线模式从Fast Bus Mode变为异步总线模式:

MMU_SetAsyncBusMode
mrc p15,0,r0,c1,c0,0
orr r0,r0,#R1_nF:OR:R1_iA
mcr p15,0,r0,c1,c0,0

 

下面开始看看寄存器的设置:

LOCK TIME COUNT REGISTER (LOCKTIME)

这个时间是要保证PLL输出频率稳定的,时序图如下:

这个计数器的设置就是时序图中的lock time,而在寄存器说明中规定要大于300us,那么这个时候根据12M的晶振频率,计算如下：

(1/12M)*N>300us  所以N>3600  所以可以用寄存器的默认值0xffff.

PLL CONTROL REGISTER (MPLLCON & UPLLCON)

MPLL Control Register
Mpll = (2 * m * Fin) / (p * 2S)
m = (MDIV + 8), p = (PDIV + 2), s = SDIV

UPLL Control Register
Upll = (m * Fin) / (p * 2S)
m = (MDIV + 8), p = (PDIV + 2), s = SDIV

 

PLL Value Selection Guide (MPLLCON)
1. FOUT = 2 * m * Fin / (p*2^S), FVCO = 2 * m * Fin / p where: m=MDIV+8, p=PDIV+2, s=SDIV
2. 600MHz <= FVCO <= 1.2GHz
3. 200MHz <= FCLKOUT <= 600MHz
4. Don't set the P or M value as zero, that is, setting the P=000000, M=00000000 can cause malfunction of
the PLL.
5. The proper range of P and M: 1 <= P <= 62, 1 <= M <= 248

注意:在设置MPLL和UPLL值的时候,要先设置UPLL,再设置MPLL.大约需要内部的7个NOP的延时操作.

在datasheet中给出了一个PLL设置的参考表格.

设置MPLL的MDIV = 92 PDIV = 1 SDIV = 1

Fout = 2*(92 + 8)*12M/(1+2)/2^1 = 400M

设置UPLL的MDIV = 56 PDIV = 2 SDIV = 2

Fout = (56+8)*12M/(2+2)/2^2 = 48M

CLOCK CONTROL REGISTER (CLKCON)

这个寄存器控制各个外设的时钟时能,是与电源管理相关的.

 

CLOCK SLOW CONTROL (CLKSLOW) REGISTER

这个寄存器也是与电源管理相关的,可以使用默认的初始值.

 

CLOCK DIVIDER CONTROL (CLKDIVN) REGISTER

这个寄存器设置的是FCLK HCLK PCLK之间的比例:

DIVN_UPLL = 0

UPLL是48M

HDIVN = 01

PDIVN = 1

FCLK : HCLK : PCLK = 1:2:4

 

datasheet读懂了,写出汇编就很容易了,添加了时钟设置的流水灯如下:

 

.equ    GPBCON, 0x56000010
.equ    GPBDAT,  0x56000014

.equ GPB5_out,  (1<<(5*2))
.equ GPB6_out,  (1<<(6*2))
.equ GPB7_out,  (1<<(7*2))
.equ GPB8_out,  (1<<(8*2))

.equ GPBVALUE,    (GPB5_out | GPB6_out | GPB7_out | GPB8_out)

.equ    LOCKTIME, 0x4c000000
.equ    MPLLCON, 0x4c000004
.equ    UPLLCON, 0x4c000008
.equ    M_MDIV, 92
.equ   M_PDIV, 1
.equ    M_SDIV, 1
.equ    U_MDIV, 56
.equ   U_PDIV, 2
.equ    U_SDIV, 2

.equ    CLKDIVN, 0x4c000014
.equ    DIVN_UPLL, 0
.equ    HDIVN,  1
.equ    PDIVN,  1    @FCLK : HCLK : PCLK = 1:2:4


.global _main
_main:

    ldr r0,=GPBCON

    ldr r1,=0x15400
    str r1, [r0]

    @bl clock_setup

    ldr r2,=GPBDAT

    ldr r1,=0x1c0
    str r1,[r2]
    bl delay
ledloop:

    ldr r1,=0x1c0
    str r1,[r2]
    bl delay

    ldr r1,=0x1a0
    str r1,[r2]
    bl delay

    ldr r1,=0x160
    str r1,[r2]
    bl delay

    ldr r1,=0x0e0
    str r1,[r2]
    bl delay


    b ledloop

clock_setup:

    ldr r0,=LOCKTIME
    ldr r1,=0xffffffff
    str r1, [r0]

    ldr r0,=CLKDIVN
    ldr r1,=(DIVN_UPLL<<3) | (HDIVN<<1) | (PDIVN<<0)
    str r1, [r0]

    ldr r0,=UPLLCON
    ldr r1,=(U_MDIV<<12) | (U_PDIV<<4) | (U_SDIV<<0)   @Fin=12M  UPLL=48M
    str r1, [r0]
    nop
    nop
    nop
    nop
    nop
    nop
    nop
    ldr r0,=MPLLCON
    ldr r1,=(M_MDIV<<12) | (M_PDIV<<4) | (M_SDIV<<0)    @Fin=12M  FCLK=400M
    str r1, [r0]



    mov pc,lr

delay:
    @ldr r3,=0xffffffff
    ldr r3,=0xfffff

delay1:
    sub r3,r3,#1

    cmp r3,#0x0

    bne delay1

    mov pc,lr

 

在注释掉bl clock_setup与不注释的条件对比,流水灯跑的速度明显不一样了.在正确设置时钟后,后面的各个设备模块才可以正确运作.

 

 

就写到这里了～～～

 

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