BLE芯片CC254x 系统资源(1)
1.CC254x 内核
1.1.内核介绍
CC254x内部采用的是增强型8051内核，指令执行速度较标准的8051要快，主要基于：
l 增强型8051的单周期指令是1个时钟周期，而标准8051需要12个时钟周期；
l 没有了浪费的总线状态（wastedbus states）；
由于一个指令周期能与存储中指令预取保持同步，使得大多数单周期指令能在一个时钟周期内完成，此外，增强型8051内核也包含一个“second data pointer”和一个扩展的18个中断单元。
1.1.存储空间
8051有分离的程序存储空间和数据存储空间，可细分成4中不同的存储空间：
l CODE：只读程序存储，寻址空间64KB；
l DATA：可读写数据存储空间，可被直接或间接寻址，256 bytes，低128 byte 可被直接或间接寻址，高128 bytes只能间接寻址（SFR除外，SFR为直接寻址）
l XDATA：片外数据存储，寻址空间64K，
l SFR：寄存器区域，直接寻址；
2. 时钟系统
CC254x内部时钟系统分两部分，系统时钟(system clock)和睡眠看门狗时钟。
2.1.系统时钟
· CPU运行主频，分频之后也为Timer1、Timer3、Timer4计数时钟；
· 支持2种时钟源，内部16MHz RC晶振或外部的32MHz晶振；
· 上电默认是IRC 16MHz；
· IRC 16MHz 启动时间比32MHz时间短，功耗低，但是精度差，不能用于射频相关的数据传输，射频相关操作必须要等32MHz时钟稳定之后才能进行；
2.2.睡眠看门狗时钟
· 为睡眠定时器和看门狗运行提供时钟；
· 支持2种时钟源，内部32KHz RC晶振或外部的32.768KHz晶振；
· 上电默认是内部32KHz；
· IRC 32KHz 启动时间比外部32.768KHz时间短，功耗低，但是精度差;
· 当开启IRC 32KHz校准功能(使用外部的32MHz分频，SLEEPCMD.OSC32K_CALDIS = 1；CLKCONCMD. OSC32K = 1)，IRC 32KHz能以32.753KHz工作；
2.3.时钟初始化代码分析
摘自TI-BLE-v1.2.1 HAL source code：
……
// start 16MHz RCOSC & 32MHz XOSC waitfor stable 32MHz XOSC
START_HSOSC_XOSC();
// switch to the 16MHz HSOSC and wait until it isstable
SET_OSC_TO_HSOSC();
// set 32kHz OSC and wait until it is stable
SET_32KHZ_OSC();
// switch to the 32MHz XOSC and wait until it isstable
SET_OSC_TO_XOSC();
//stop 16MHz RCOSC
STOP_HSOSC();
……
这段代码有对IRC 16MHz进行开关控制（SLEEPCMD.Bit2），实际根据手册，SLEEPCMD.Bit2始终为1，无需配置，个人猜测最初的CC254x或者CC253x可以对IRC16MHz进行开关控制，后来取消了这部分，改为上电默认IRC16MHz 打开，且可以默认它已经运行稳定（CLKCONCMD.OSC = 1; CLKCONSTA.OSC = 1; ），所以实际时钟初始化可以只是：
……
// set 32kHz OSC and wait until it is stable
SET_32KHZ_OSC();
// switch to the 32MHz XOSC and wait until it isstable
SET_OSC_TO_XOSC();
……
3.电源管理
CC254x包含5种电源模式：Active ，idle，powermode1/2/3(PM1-PM3), 其中的PM1-PM3也称为睡眠模式。
3.1.电源模式
CC254x的5种电源模式涉及晶振和片内1.8Vvoltage regulator digital部分的开关控制，高频率晶振包括X-OSC (32 MHz) 和IRC-OSC (16 MHz) ，低频率晶振包括X-OSC (32.768 KHz) 和IRC-OSC (32 KHz) 。
· Active 模式：为正常工作的全功能模式，片内1.8V 电压转换芯片、高频晶振（32MHz或16MHz）、低频晶振（32.768KHz或32KHz）都处于正常工作状态；
· IDLE模式：除了CPU内核处于“IDLE”外，其它等同于Active模式；
· PM1模式：适应于能快速唤醒，睡眠时间不超过3ms的应用场合；
· PM2模式：睡眠时间超过3ms，一般使用Sleeptimer定时唤醒；
· PM3模式：最低功耗状态，睡眠时间超过3ms，一般使用外部IO中断方式唤醒。
| Power mode |
High-Frequency OSC |
Low-Frequency OSC |
voltage regulator |
| Active |
X-OSC or IRC-OSC |
X -OSC or IRC-OSC |
ON |
| IDLE |
X-OSC or IRC-OSC |
X -OSC or IRC-OSC |
ON |
| PM1 |
None |
X-OSC or IRC-OSC |
ON |
| PM2 |
None |
X -OSC or IRC-OSC |
OFF |
| PM3 |
None |
None |
OFF |
CC254x睡眠模式和IDLE模式切换到Active 模式方法：
| Power mode |
Wakeup to Active mode |
| Active |
/ |
| IDLE |
POR, BOD, External reset, External interrupt , Sleep timer expires |
| PM1 |
POR, BOD, External reset, External interrupt , Sleep timer expires |
| PM2 |
POR, External reset, CRC reset (CC2541 only), External interrupt , Sleep timer expires |
| PM3 |
POR, External reset, CRC reset (CC2541 only), External interrupt, |
3.2.电源管理控制
CC254x使用寄存器PCON.IDLE和SLEEP.MODE来控制，进入睡眠模式一般先设置要进入哪种非Active模式（IDLE、PM1-PM3）：
| SLEEP.MODE [1:0] |
Mode |
| 00 |
Active/Idle |
| 01 |
PM1 |
| 10 |
PM2 |
| 11 |
PM3 |
设置完成睡眠模式之后，使PCON.IDLE= 1，将立即使CC254x进入相应的非Active模式，在user’sguide里面特别有说明，在进入非Active模式，需要PCON.IDLE = 1指令必须4字节对齐地址，且之后的第一条指令必须是非4字节对齐存放。
对于PM3，由于其BOD已经不起作用，对于CC2541可以利用SRCRC.RESULT来判断电压是否Brownout。
3.3.电源管理代码分析
设定SLEEP.MODE [1:0]之后，调用halSetSleepMode进入非Active模式，唤醒之后从PCON.IDLE= 1之后的指令开始执行，halSetSleepMode函数定义如下。
#pragma location ="SLEEP_CODE"
voidhalSetSleepMode(void);
……
void halSetSleepMode(void)
{
PCON =PCON_IDLE;
HAL_DISABLE_INTERRUPTS();
}
汇编之后：
halSetSleepMode:
CODE
MOV 0x87, #0x1
CLR 0xa8.7
这里面需要注意的是“PCON.IDLE =1”指令必须是4字节对齐地址，而接下来的指令(唤醒之后执行的第一条指令不能是4字节对齐地址)
打开xcl文件：
……
-D_CODE_START=0x0000
-D_CODE_END=0x7FFF // Last address for ROOT bank.
……
-D_SLEEP_CODE_SPACE_START=(_CODE_END-7)
-D_SLEEP_CODE_SPACE_END=(_CODE_END)
-Z(CODE)SLEEP_CODE=_SLEEP_CODE_SPACE_START-_SLEEP_CODE_SPACE_END
……
可以看出halSetSleepMode放置在0x7FF8的地址，满足4字节对齐要求，同时
“PCON = PCON_IDLE”占3个字节，即HAL_DISABLE_INTERRUPTS()地址在0x7FFB，不是4字节对齐，也满足要求。