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MSP430X5XX的时钟系统与低功耗模式

作者： 时间：2016-11-25 来源：网络
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吊了这么半天胃口，来说一下这个FLL是什么东西。
FLL是Frequency Locked Loop，锁频环。先来个特写
FLL的作用是稳定DCO的输出，让它不受扰动的影响。它是一种反馈。前边我们说过，REFO是个很稳定的内部时钟信号。FLL可以拿REFOCLK做参考，以此来自动校准并稳定DCOCLK和DCOCLKDIV。除了REFOCLK之外，还可以用XT1或XT2做FLL的参考信号。当启用FLL之后（默认启用），图中的DCO，MOD可以不用设置，FLL会自行调整这两个值。DCO输出的频率与以下几个量有关：
FLLD，FLLN，FLLREFDIV，FLLREFCLK
计算公式如下：
fDCOCLK = D × (N + 1) × (fFLLREFCLK ÷ n)
fDCOCLKDIV = (N + 1) × (fFLLREFCLK ÷ n)
其中
D=1，2，4，8，16，32（对应FLLD=0，1，2，3，4，5）
N=FLLN
n=1，2，4，8，12，16（对应FLLREFDIV=0，1，2，3，4，5）
fFLLREFCLK为REFOCLK，XT1或XT2的实际频率。
比如，我们想设置DCO输出1MHz的时钟信号，可以设置这样一组值：
FLLD=1，对应D=2；FLLN=60；FLLREFDIV=2，对应n=4；fFLLREFCLK=fREFOCLK=32.768kHz
所以
fDCOCLK=2×（60+1）×（32.768/4）=999.424kHz，fDCOCLKDIV=fDCOCLK/2=499.712kHz
实际测试fDCOCLK=1.006MHz。
4.频率范围和电压等级
MSP430把内核的工作频率划分为若干范围，比如543x和541x的工作频率就被分为了8个范围。每个范围又被DCO这个参数分为了32个小段，每个小段又被MOD分为32个小小段（待验证）。所以可以把DCO看作是粗调旋钮，MOD是微调旋钮。另外，需要注意的是，这个频率范围是指DCO的频率范围，当DCO被禁用的时候，这个范围就没意义了。
喜欢超频的同学都知道，核心电压和工作频率之间有着密切的关系。430单片机也是如此，它有4个电压等级，涵盖了从1.2V到2V广阔的核心电压范围。
一般来说，核心电压越高，频率范围越大，功耗越大；核心电压越低，频率范围越小，功耗越小。
当电压等级为1的时候（默认电压等级），5418的各个频率范围的可用上下限如下表所示：
5418各频率范围上下限详表
从这个表中可以看出，除了前边谈到的几个参数，还有大量的其他寄存器参数。具体的含义可以从参考文献中查知。如果觉得翻看pdf太累的话，可以向我索要xls格式的详表（moosewolerATgmailDOTcom），上边有我加的批注和公式，可以帮助大家方便的设置频率。
5.UCS关键寄存器
详表中我用颜色对8个UCS相关的寄存器进行了分组。这8个寄存器可以分为6组：
  • UCSCTL0、UCSCTL1：DCO配置寄存器。配置DCO频率范围。禁用FLL的时候，设置DCO的开环输出频率。
  • UCSCTL2、UCSCTL3：FLL配置寄存器。这个已经在3.REFO、VLO和DCO中讲过了
  • UCSCTL4、UCSCTL5：MCLK、SMCLK、ACLK配置寄存器。这个在2. 调整模块中讲过了
  • UCSCTL6：外置晶振配置寄存器。可以设定外接晶振的驱动电流，内置电容等参数。
  • UCSCTL7：UCS模块错误寄存器。可以指示UCS当前的错误状态
  • UCSCTL8：UCS请求寄存器。这个后面解释
因为54xx系列单片机内置晶振（REFO），所以
  • FLL配置寄存器是最重要的一组寄存器，它直接和工作频率相关。
  • 其次是DCO配置寄存器，说它重要，只是因为DCORSEL这个参数在这组寄存器中。当设置的频率无法达到的时候，先确定一下频率范围是否合适。
这两个寄存器弄明白了，就可以让UCS输出正常的工作频率了。
其他的寄存器都各有各的作用，具体怎么用可以查看参考文献。
6.MSP430的低功耗模式


A.1 一个设置时钟频率的样例
void McuSetFrequency(void)
{
// 关看门狗
WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD;

// 关FLL，等设置完成后，再开启FLL
__bis_SR_register(SCG0);

// MCLK=SMCLK=1MHz; ACLK=32.768kHz; FLL允许
UCSCTL0= 0x0000;
UCSCTL1= 0x0010;
UCSCTL2= 0x103C;
UCSCTL3= 0x0022;
UCSCTL4= 0x0233;
UCSCTL5= 0x0000;
UCSCTL6= 0x0101;
UCSCTL7= 0x0000;
UCSCTL8= 0x0007;

// 重新开启FLL
__bic_SR_register(SCG0);

// 延时等待FLL自动调整DCO，250000是根据8MHz时钟设置的。
// 最惨的状况是FLL把DCO从0开始调到31后才稳定，这个延时即是根据这种情况算得的。
__delay_cycles(250000);

// 等待异常标志清除
// 用VLO和REFO做MCLK的时钟源的时候，不需要考虑这些标志，直接用。
do
{
// 清异常标志
UCSCTL7 &= ~(XT2OFFG + XT1LFOFFG + XT1HFOFFG + DCOFFG);
SFRIFG1 &= ~OFIFG;
}while (SFRIFG1&OFIFG);// 看看异常是否还在
}


参考文献：
[slau208e] MSP430x5xx Family User Guide
[slas612]MSP430F543x(A), MSP430F541x(A) Mixed Signal Microcontroller
[slac166o] MSP430F54xx Code Examples Rev0


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关键词：MSP430X5XX时钟系统低功耗模

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