KEAZ128 时钟配置

本文介绍如何用KEAZ128评估版（FRDM-KEAZ128Q80）配置为40MHz core freqency/20MHz bus frequency。

 

1.了解器件时钟特性 

参见NXP KEA128 DS（S9KEA128P80M48SF0.pdf )，可以知道这个MCU最高支持48MHz core frequency.

从KEA128 RM（KEA128RM (中文).pdf），可以知道KEA128各个时钟名称及频率等特性。这里需要注意，设置的配置内核时钟频率（40MHz）不能超过最高频率（48MHz）。由于外部时钟较内部时钟稳定、可靠，所以选择外部晶振作为总线时钟源。

不过，为何内核频率最高频率是48MHz？使用外部晶振8MHz最高支持多少频率呢？接着往下看。

 

  

 

 

 

3.观察时钟框图，选择一条配置时钟的路线

可以从RM时钟示意图，看到KEA各种类型时钟及连接关系，

 

 

假如以IRC=37.5KHZ作为FLL基准时钟，FLL倍频=1280，那么内核时钟=37.5KHZ * 1280 = 48000KHZ = 48MHZ。这解释了48MHZ最大频率是怎么计算得来的。

 

 

  

但是，想要的，不是使用内部时钟IRC，而是外部晶振（8MHz）作为时钟源，这样应该选择下面这条路线配置。

 

 

  

 4.计算时钟及所需配置的参数

从上面的路线图，知道要用8M生成40MHz，必须经过FLL倍频（*1280），而8M*1280  = 10240M >> 48M，明显不合理，所以8M不会是直接送到FLL输入，必须先经过系统振荡器模块（OSC）进行分频处理后，才能经过FLL倍频。

设OSC分频系数=n，那么内核时钟 = 8M / n * 1280 / bdiv / div1 ， 其中n属于OSC模块，bdiv属于ICS模块，div1属于SIM模块。

不过，OSC是个什么模块？跟ICS是什么关系?

 

5. 分析内部时钟源模块（ICS）

查看RM ICS章节，发现可以选择如下线路配置ICSOUT（ICSOUTCLK），进而配置内核时钟。这里外部基准时钟输入后，会有一个RDIV决定的分频，再由FLL倍频，再由BDIV分频，得到ICSOUT。

 

 

1）先看看RDIV，是如何分频的。

看寄存器描述，可以得知，RDIV的分频，与OSC_CR[RANGE]（频率范围）相关。而8M外部晶振作为OSC模块时钟时(8M > 4M)，必然选择OSC_CR[RANGE] = 1，也就是说，RDIV所代表的分频系数只能是32,64,...1024.

不妨试试RDIV=0b000，也就是rdiv=32，那么内核时钟 = 8M / 32 * 1280 / bdiv / div1 = 320M/bdiv / div1 ，理论上，可以设置bdiv * div1 = 8，让内核时钟最终为40MHz，但是过程中，会导致传输的时钟为8M/32*1280=320M，这可能会导致器件无法正常各种。

配置时钟的时候，不仅要最终的结果满足小于最大时钟，而且过程中的时钟，也必须符合手册规范。这里，选择RDIV=0b011 => rdiv = 256， 内核时钟= 8M/256 *1280 / bdiv / div1 = 31.25kHz *1280 / bidv / div1 = 40M / bdiv / div1， 这里40M作为FLL输出，是符合40M~50M要求的。

 

 

   

 FLL输出，要求<50M

 

  2）FLL倍频

固定为*1280，也就是FLL输出ICSFLLCLK = 1280*FLL输入 ，FLL输入只能是OSCCLK（外部晶振或OSC），或者37.5 kHz IRC （内部IRC）

 

3）再看看BDIV是怎么分频的

直接通过设置BDIV的值，范围0~0b111来决定分频系数。

 

4）系统时钟（core clock/system clock)与总线时钟（bus clock/flash clock），FTM/PWT关系

由RM时钟分布章节可知，core clock = ICSOUTCLK / div1, bus clock = core clock / div2, FTM/PWT时钟  = core clock / div3

一般地建议是，div2 = 2, div3 = 2，也就是说，如果core clock = 40M, 那么其他的需要配置为bus clock = 20M, FTM/PWT时钟 = 20M

=> 建议值DIV1 = 0, DIV2 = 1, DIV3 = 1

 

6. 其他注意事项

1）配置时钟前，建议关闭看门狗和中断，MCU必要外设初始化完成后再开启；

2）非屏蔽中断NMI功能(NMI_b引脚)不用时，建议关闭（默认是开启的，见SIM_SOPT0[NMIE]描述）；

 

7. 代码实现

简便起见，本文基于S32DS for ARM 2018.R1提供的KEAZ128 SDK V1.0.0实现。

#define ICS_Trim_VALUE         54u

void ClockManager_Init(void)
{
    ICS_Trim(ICS_Trim_VALUE);

    ClockManager_Init_Bus_20M();
}

 

/**
 * void ClockManager_Init_Bus_20M(void)
 * @param void
 * @note configure bus clock work at 20MHz, core clock 40MHz, disable NMI pin as default
 * bus clock = core clock / 2 , see function ICS_Init()
 */
void ClockManager_Init_Bus_20M(void)
{
    ICS_ConfigType sConfig = {0};

    SIM->CLKDIV |= SIM_CLKDIV_OUTDIV2_MASK;  //OUTDIV2 = 1, bus clock = core clock / 2

    sConfig.bdiv = 0;
    sConfig.bLPEnable = 0;
    sConfig.u8ClkMode = ICS_CLK_MODE_FEE;

#if EXT_CLK_FREQ > 4000
    sConfig.oscConfig.bRange =1;
#endif

    sConfig.oscConfig.bGain = 1;
    sConfig.oscConfig.bIsCryst = 1; // use OSC
    sConfig.oscConfig.bEnable = 1;
    sConfig.oscConfig.bWaitInit = 1;
    sConfig.oscConfig.u32OscFreq = EXT_CLK_FREQ;

    ICS_Init(&sConfig);
}

 

8. 验证配置

通过配置PTH2为BUSOUT功能（ALT2），然后用示波器测量PTH2 pin输出波形，查看是否为20M bus clock 。