S3C6410 时钟初始化

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1.      PHASE LOCKED LOOP（PLL）

S3C6410里包含三个PLL(锁相环)，APLL, MPLL, EPLL，通过设置它们将输入时钟同步输出达到操作CPU的工作频率的目的。如图1-1所示。

Voltage Controlled Oscillator (VCO)P[5:0]位来设置FIN进行分频。通过设置Main-Divider分频数，分频压控振荡器产生的输出时钟频率，分频之后的低频进入鉴相器ScalerS[2:0]位设置PLL的输出时钟频率都可以通过

PLL的时钟选择和输入参照时钟

图1-2描述了时钟产生逻辑。S3C6410有三个PLL锁相环，工作时钟也分为三组，APLL用来为ARM芯片提供工作时钟，MPLL为AXI，AHB，APB总线上设备提供工作时钟，EPLL为特殊外设，如：视频解码器，图片编码器等，提供工作时钟。

图1-2时钟产生逻辑单元

 

CLK_SRC寄存器的低三位CLK_SRC[2:0]分别控制三种工作时钟。当对应位被置位，则产生对应PLL的工作时钟。否则，不会产生对应的PLL工作时钟。

3.      三种工作时钟的产生

ARM1176最高产生667Mhz的工作频率。用户可以通过设置内部时钟分频器的值来控制输出工作时钟，而不用修改PLL的工作频率。分频器可以选择1~16的分频数。ARM内核可以通过修改分频器的值来减少系统电源的损耗。

S3C6410内部含有AXI，AHB和APB总线，通过不同的总线控制不同的外设，关闭总线上的时钟频率可以达到系统节能的目的。AXI，AHB总线最高工作在133MHz频率下，APB总线最高工作在66MHz频率下。由于APB和AXI，AHB总线上二者工作频率不一致，在这两种总线上进行数据同步传输时会采用特殊逻辑单元，如图1-3所示。

 

图1-3系统总线工作频率设置

HCLKX2时钟由DDR0，DDR1两个DDR控制器产生，其最高可以以266MHz频率发送和接收数据。每个HCLKX2时钟可以根据用户需要分别被关闭掉来减少系统损耗。AHB总线上的时钟由DIV(HCLK)分频器分频后输出，同样AHB总线上的外设也可以被关闭掉以节省电源消耗。HCLK_GATE寄存器用来关闭工作在HCLKX2和HCLK时钟上的外设。

慢速设备连接在APB总线上。APB时钟最高工作在66MHz，通过DIV(PCLk)分频器来进行分频设置，通过设置PCLK_GATE寄存器来关闭对应的APB总线上的外设。根据S3C6410硬件手册说明，AHB总线和APB总线上的频率必须是偶数，例如，如果DIV(HCLK)对应控制位CLK_DIV[8]设置为1，则DIV(PCLK)对应位CLK_DIV0[15:12]必须设置为1，3，5，…等奇数。否则，APB总线上的外设不能正解的进行数据传输。

AHB总线上的JPEG和安全相关子系统不能工作在133MHz，AHB总线专门为这样低频子系统提供低频工作时钟，通过设置DIV(CLKJPEG)和DIV(CLKSECUR)分频位来设置其工作频率。因此，同样在APB总线上也有类似的这种限制设定，DIV(CLKJPEG)和DIV(CLKSECUR)对应的CLK_DIV0[27:24]分频位和CLK_DIV0[19:18]分频位必须是奇数，二者的和是偶数。如表1-1所示，官方给出了推荐的设置参数。

表1-1官方推荐参数

4.      MFC模块时钟的产生

MFC模块需要特殊的时钟，如图1-5所示。

图1-5 MFC时钟产生逻辑

MFC时钟源可以从HCLKX2和MOUT(EPLL)中选择。MFC的工作时钟使用HCLKX2来分频。默认HCLKX2时钟频率为266MHz。因此，CLK_DIV0[31:28]必须设置为b0001来产生MFC工作的133MH时钟。当MFC模块不需要工作在高性能模式下时，有两种方式可以减少MFC模块工作频率来达到减少MFC模块的功耗。第一种方式是设置CLK_SRC[4]使用EPLL的输出时钟，另外一种方式是设置CLK_DIV0[31:28]的分频数，同时，设置CLK_SRC[4]位，这样低频工作时钟就可以提供给MFC模块。EPLL输出时钟是与HCLKX2和HCLK独立的。

5.      UART，SPI，MMC工作时钟的产生

如图1-6所示，是上述三种外设工作时钟逻辑。

图1-6 UART，SPI，MMC工作时钟逻辑模块

通过设置CLK_DIV2[19:16]位来设置UART的工作频率的分频数，通过SCLK_GATE[9]来开启关闭UART时钟源。

该模块中有一个额外的时钟源CLK27M，使用该时钟源可以提供更多的可选工作时钟。

6.      时钟的开启/关闭控制

HCLK_GATE，PCLK_GATE和SCLK_GATE用来控制三种时钟源的产生，如果对应的位被设置，对应时钟就会产生。

HCLK_GATE控制HCLK总线上的外设工作时钟的产生，PCLK_GATE控制PCLK总线上的外设工作时钟的产生，PCLK总线上的外设需要特定的时钟，它们通过SCLK_GATE来设置。

7.      同步667MH操作模式

根据S3C6410硬件手册，ARMCLK和HCLK的时钟比必须是整数，用来同步ARM内核和AXI总线接口二者的时钟。S3C6410没有对CPU工作在533MHz做限制，ARMCLK = 533MHz，HCLKX2=266MHz，HCLK=133MH，不过，对于工作在533MHz以上时，例如667Mhz时，只能支持1:2.5:5的时钟比（ARMCLK = 667MHz，HCLKX2=266MHz，HCLK=133MH）

8.      时钟分频

图1-7时钟分频模块

如图1-7所示，时钟分频模块产生三种时钟，ARMCLK，HCLKX2，HCLK。时钟分频器包含两部分，预分频器组和后分频器组，预分频器包含一个1/2预分频器和1/5预分频器，这两个分频器是固定的不能被软件配置，而后分频器可以通过配置CLK_DIV0寄存器方式进行配置。当MISC_CON的SYNC667MHz位被设置时，两个预分频器同时工作，产生APLL的分频经过预分频器分频的时钟，如果APLL的FOUT输出频率为1.33GHz，预分频器ARMCLK的输出为667Mhz，预分频器HCLK的输出为266MHz。这样经过分频的时钟可以通过CLK_DIV0寄存器进行配置。

 

我们打算将ARM内核时钟设置为官方推荐的稳定的533MHz，让APLL为AHB，APB输出工作频率。让MPLL为UART等外设提供工作频率，EPLL不工作。同时设置HCLKX2为266MHz，HCLK为133MHz，PCLK为66.5MHz，UART工作时钟为66.5MHz。

1.      选择HCLKX2, HCLK, PCLK的时钟源，由图1-2可知其时钟源可以通过OTHER[6]选择是由DOUT_APLL还是MOUT_MPLL，我们选择从DOUT_APLL。

 

ldr   r0, =CLOCK_BASE                                ;0x7e00f000

ldr   r1, [r0, #OTHERS_OFFSET]               ; 选择MPLL的时钟源

movr2, #0x40

orr   r1, r1, r2

        str    r1, [r0, #OTHERS_OFFSET]

    nop

          nop

          nop

          nop

   ; 选择CPU的同步工作模式

ldr   r2, =0x80

orr   r1, r1, r2

        str    r1, [r0, #OTHERS_OFFSET]

 

;测试是否已经工作在同步模式下

check_syncack

ldr   r1, [r0, #OTHERS_OFFSET]

ldr   r2, =0xf00

and r1, r1, r2

cmpr1, #0xf00

        bne  check_syncack                                     

 

 

2.      设置变频锁定时间，当系统时钟修改之后要经过段LOCK时间

 

; 设置变频锁定时间

movr1, #0xff00

orr   r1, r1, #0xff

str   r1, [r0, #APLL_LOCK_OFFSET]

str   r1, [r0, #MPLL_LOCK_OFFSET]

str   r1, [r0, #EPLL_LOCK_OFFSET]

 

3.      设置ARMCLK, HCLKX2, HCLK, PCLK的分频

各种频率的关系如图1-3所述：

APLL或MPLL产生的输出频率经过OTHER[6]选择之后再经过MISC_CON[19]选择是否被1/5分频，产生的输出频率进入DIV_HCLKx2，根据CLK_DIV0的不同位设置HCLKX2，HCLK，PCLK，CLKJPEG，CLKSECUR的输出频率。其值设置情况如CLK_DIV0寄存器描述内容所述。

 

l 我们将MPLL选择DOUT_APLL，MISC_ON[19]不进行分频，DOUT_APLL产生的时钟（533MHz）直接进入到DIV_HCLKX2分频器中。

l 根据硬件手册可知，HCLKX2的频率固定为266MHz，所以HCLKX2_RATIO设置为0b1

l HCLK上挂接有内存，Mobile DDR内存最高工作在133MHz，所以HCLK最高主频设置为HCLKX2的1/2，即：HCLK_RATIO = 0b1

l 设置PCLK上的工作频率为66.5MHz，即：PCLK_RATIO = 0b11

l 设置ARM内核工作频率为553MHz，即：ARM_RATIO = 0b0

l 设置DOUT_MPLL为266MHz，为后面UART提供时钟源，即：MPLL_RATIO = 0b0

l 其它时钟频率保持默认值

 

; MPLL_RATIO = 0<<4, ARM_RATIO = 0

; DOUT_MPLL = MOUT_MPLL/(MPLL_RATIO + 1)

; 即 ARMCLK = DOUT_APLL / (ARM_RATIO + 1)

; 即 ARMCLK = 533MHz, DOUT_MPLL = 266MHz

; HCLKX2_RATIO = 1<<9 , HCLK_RATIO = 1<<8, PCLK_RATIO = 3<<12, HCLKX2IN = 533

; 即 HCLKX2 = HCLKX2IN / (HCLKX2_RATIO + 1) = 266

; 即 HCLK = HCLKX2 / (HCLK_RATIO + 1) = 133

; 即 PCLK = HCLKX2 / (PCLK_RATIO + 1) = 66.5

ldr r1, [r0, #CLK_DIV0_OFFSET]

bic   r1, r1, #0xff00

bic   r1, r1, #0xff

ldr   r2, =0x3300

orr   r1, r1, r2

str   r1, [r0, #CLK_DIV0_OFFSET]

 

4.      设置UART工作时钟

由图1-6可知，通过设置CLK_SRC[1]选择DOUT_MPLL的工作时钟是否进行倍频，通过设置CLK_DIV0[4]对时钟进行分频，再通过CLK_SRC[13]选择UART的工作时钟源，设置CLK_DIV2[19:16]位用于分频UART工作时钟。由前面可知DOUT_MPLL = 266MHz，UART选择其作为自己工作时钟源，则对其进行1/4分频可以得到66.5MHz。

如下表可知：设置寄存器CLK_DIV2[19:16] = 0b11，同时还要设置CLK_SRC[13] = 0b1即可。

 

; 设置UART串口的分频数寄存器CLK_DIV2

ldr r1, [r0, #CLK_DIV2_OFFSET]

bic   r1, r1, #0x70000

orr   r1, r1, #0x30000                ; 设置其值为3，即CLKUART = CLKUARTIN / 4

str   r1, [r0, #CLK_DIV2_OFFSET]

 

5.      使能APLL，EPLL锁相环

根据硬件手册上的说明设置APLL, EPLL的M,D,S分频数。

APLL产生533MHz的FOUT_APLL

EPLL产生266MHz的MOUT_EPLL

;使能APLL锁相环，配置M,D,S分频数, according to Datasheet FOUT_APLL = 533 then

; APLL_EN = 1<<31, MDIV = 266<<16, PDIV = 3<<8, SDIV = 1

ldr   r1, = 0x810a0301

str   r1, [r0, #APLL_CON_OFFSET]

; 使能MPLL锁相环，配置M,D,S分频数

; MPLL_EN = 1<<31, MDIV = 266<<16, PDIV = 3<<8, SDIV = 2

ldr   r1, = 0x810a0302

str   r1, [r0, #MPLL_CON_OFFSET]

 

6.      设置对应时钟源寄存器，为各种外设提供时钟频率

 

; UART_SEL = 0b1

; MPLL_SEL = 0b1, APLL_SEL = 0b1

 

ldr   r1, [r0, #CLK_SRC_OFFSET]

ldr   r2, =0x2005                                                   ; 同时设置UART的时钟源来自MPLL

orr   r1, r1, r2

str   r1, [r0, #CLK_SRC_OFFSET]

 

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