【LPC800 系列】时钟配置及使用

关键字 :LPC800 时钟配置

NXP LPC800 系列是以 ARM Cortex_M0+ 为核心的 32 位 MCU，为微控制器应用提供了低功耗、节省空间、低引脚数的选项，目前已有 LPC80X，LPC81X，LPC83X，LPC84X 五个子系列，还有带有 NFC 接口的 LPC8N04。而当我们开始使用一款新的 MCU 时，要让 MCU 工作起来首先就要配置时钟，时钟就相当于“心脏”，本文就具体介绍 LPC800 系列的时钟配置。

一、时钟框图

如下图，这是 LPC82X 系列的时钟框图，所有的 LPC82X 的时钟模块都是一样的。

我们先来看下时钟是如何从时钟源开始，然后经过倍频/分频提供给外设的。

其实这个过程在图中很简单，首先从主时钟源选择—— MAINCLKSEL ，此时出来的时钟称之为 main clock , 然后 main clock经过分频分别作为各外设的时钟。接下来将时钟框图分为三个部分讲解，介绍如何给常用的外设进行时钟配置：

1.1主时钟源

将框图中的第 1 部分简化一下，SYSTEM PLL 的时钟源称为 PLL IN ,SYSTEM PLL 倍频后的时钟源称为 PLL OUT,如下图所示：

由此可以清晰的看出，主时钟源主要有 4 个，分别为 MCU 内部的时钟 IRC（内部时钟频率为 12MHz），倍频前的时钟（PLL IN），看门狗振荡器，倍频后的时钟（PLL OUT）。

1.2倍频部分

同样的，将图稍微简化一下，如下图所示：

倍频的时钟源有三个，分别是：内部时钟 IRC ，外部晶振（SYSTEM OSCILLATOR），外接时钟（CLKIN）。

选择了时钟源之后，PLL 会根据用户设置的值输出用户想要得到的时钟频率。

1.3各外设时钟

如下图所示， main clock 经过 SYSYAHBCLKDIV 分频之后的时钟称为 system clock，作为外设时钟；而串口的部分拥有两个分频寄存器，其中 UARTCLKDIV 就是给整个串口的时钟，第二个则是 FRG 寄存器，是用来设置串口波特率的，这会在之后的文章——串口的配置及使用具体介绍。还有引脚配置的时钟也是经过分频然后作为该模块时钟的。

二、时钟配置

接下来将以 LPC824 介绍如何根据用户手册进行时钟的配置，以达到预期的时钟频率。在这里，我们将预期的工作频率设置为 LPC824 可以支持的最高频率 30MHz 。因为一般会使用内部时钟 IRC 或者外部晶振作为时钟源（看门狗振荡器以及外接时钟作为时钟源也是可以的），那么配置的时候需要注意一个问题：时钟源为 12MHz（ IRC的时钟频率），PLL 倍频器只能整数的倍频，显然是不能直接倍频到 30MHz 的，最后要达到 30MHz给其它外设的话，只能先倍频到 60MHz ,然后在 2 分频成 30MHz 给到外设。所以最后要达到 main clock = 60MHz ,system clock = 30MHz 。

2.1设置 PLL

PLL 可以创建比输入时钟高且稳定的时钟频率，如果需要比内部时钟 IRC 12MHz 的时钟频率，则可以使用 PLL ，而如果要用外部晶振的话，就必须通过 PLL 才能使用了。

配置步骤如下图：

在 PDRUNCFG 寄存器中给 PLL 上电，才能开始工作。
在 SYSPLLCLKSEL 寄存器中选择 PLL 的时钟源，可以是 IRC、外部晶振或者外接时钟。
在 SYSPLLCLKUEN 寄存器中更新时钟源。
在 SYSPLLCTRL 寄存器中设置 M分频器 & N 分频器。

根据用户手册中 PLL 计算公式：

也可以根据其示例：

得出分频器设置值如下：

MSEL=0x4 ，PSEL=0x1。

需要注意的是 MSEL 的分频值是编程的 MSEL 值 + 1。

在 SYSPLLSTAT 寄存器中监控 PLL 状态，等待它锁定。

到此，PLL 的设置就完成啦，对于已经写好的代码，需要根据具体情况进行修改的地方主要有2 个：第一个就是 PLL 的时钟源选择部分，第二个就是设置 M\N 分频器的部分。

2.2使用外部晶振

外部晶振的使用也很常见，LPC82X 的时钟框图中外部晶振称之为 SYSTEM OSCILLATOR——系统振荡器，不管哪种封装，其外部晶振的输入输出引脚都固定为 PIO0_8（XTALIN） & PIO0_9（XTALOUT），在使用外部晶振前，需要移除两个引脚的上下拉功能。

配置步骤如下图：

在 PIO0_8 & PIO0_9 寄存器中选择引脚模式为“无上下拉功能”。
在 PINENABLE0 寄存器中使能 XTALIN & XTALOUT。

该寄存器位于开关矩阵（SWM）模块中，故使用之前需要开启SWM 的时钟，并在使能这两位之后关闭 SWM 的时钟，关闭的目的是节能。

在 SYSOSCCTRL 寄存器中禁用 BYPASS 位和选择振荡器的时钟频率

2.3配置 main clock & system clock

所需要的时钟频率在前面两步当中已经设置好了，接下来就是选择主时钟——main clock 了。

配置步骤如下图：

在 MAINCLKSEL 寄存器中选择时钟源。
在 MAINCLKUEN 寄存器中更新主时钟源。
在 SYSAHBCLKDIV 寄存器中选择系统时钟——system clock 的分频系数，以达到我们预期的时钟频率：30MHz 。

此处分频系数设置为 2 ，DIV=2。

在 SYSAHBCLKCTRL 寄存器中开启需要处于工作状态的存储器和外设的时钟。

这一步根据具体需求选择，比如开启最常用的 GPIO 模块。

三、实战演练

接下里将通过具体的 hands-on来实现 LPC824 的时钟配置，功能则是可以选择内部时钟 IRC 或者外部晶振（12MHz）作为时钟源，设置 main clock = 60MHz 和 system clock = 30MHz ，通过官方 SDK 中的库函数返回其两个时钟频率，再用串口打印出来，验证配置是否成功。

3.1使用外部晶振的代码