SAM4E单片机之旅——9、UART与MCK之MAINCK

为得到更高的带宽，需要使用更高的波特率。UART波特率的计算已经介绍过了，现在就尝试下调整外设的时钟频率。可以有多种方法调整外设时钟(MCK)的频率，这里先介绍先主要时钟(MAINCK)的设置，其中包括外部晶振的使用。

外设的时钟(MCK)可以在慢时钟(SLCK)、主要时钟(MAINCK)和MAINCK经锁相环升频后的时钟PLLACK三者中选择，并可以对选择的时钟进行分频。重置时，MCK使用的时钟为MAINCK，且不分频。

MAINCK可以选择使用一个嵌入的快速RC振荡器，或是一个晶体振荡器产生时钟。快速RC振荡器启动时间较短，但不是太精确;而晶体振荡器则相反。同时，RC振荡器可以选择输出时钟的频率(4/8/12 MHz)。重置时，MAINCK使用RC振荡器，频率为4 MHz。

　　一、 使用芯片嵌入的快速RC振荡器

在PMC时钟产生器主要振荡器寄存器(CKGR_MOR)中，可以对MAINCK进行一系列的设置。注意，在修改该寄存器的值时，需要同时往其KEY字段写入一个魔数：0x37，否则写入不生效。

使能快速RC振荡器。在设置RC振荡器的频率之前，需要先使能它，并且要等到它运行稳定(即不能同时使能RC振荡器和设置它的频率)：

/* 使能RC震荡器 */

PMC->CKGR_MOR = CKGR_MOR_KEY_PASSWD /* 密码 */

| (PMC->CKGR_MOR| CKGR_MOR_MOSCRCEN)

;

/* 等待时钟稳定 */

while(!(PMC->PMC_SR & PMC_SR_MOSCRCS))

;

设置RC振荡器频率为12 Mhz。设置后同样需要等待它运行稳定。

/* 设置快速RC振荡器频率为12 MHz */

PMC->CKGR_MOR = CKGR_MOR_KEY_PASSWD

| (PMC->CKGR_MOR & ~CKGR_MOR_MOSCRCF_Msk)

| CKGR_MOR_MOSCRCF_12_MHz

;

/* 等待稳定 */

while(!(PMC->PMC_SR & PMC_SR_MOSCRCS))

;

为MAINCK选择快速RC振荡器。

/* 切换至RC振荡器 */

PMC->CKGR_MOR = CKGR_MOR_KEY_PASSWD

| (PMC->CKGR_MOR & ~CKGR_MOR_MOSCSEL)

;

/* 等待切换完成 */

while (!(PMC->PMC_SR & PMC_SR_MOSCSELS))

;

设置UART。此时，若将UART_BRGR中CD字段的值设为13，则理论的波特率值为 12M/(16 * 13) = 57692 Hz，若PC端选择使用57600 Hz的波特率，则误差约为0.16%。

1UART0->UART_BRGR = UART_BRGR_CD(13 );

接下来，将PC端串口的波特率设置为57600 Hz，尝试下通信是否正常。

若在PC端接收到的是乱码，可能就是RC振荡器不够精确引起的。其产生的时钟频率受工作温度和电压等因素的影响，所以需要校准。可以通过PMC振荡器校准寄存器(PMC_OCR)来进行校准，但在这里不做讨论。

　　二、 使用外部晶振

可以使用一个外部的晶振以提供更为精确的频率。使用的晶振是由开发板携带的，在芯片手册中，对其的介绍为“3~20 MHz晶振”，即表示具体的频率是由开发板的生产厂家决定的。晶振的一个缺点是需要一定的启动时间，而且由于芯片无法了解使用的芯片的具体信息，所以用户必须手动指定这个启动时间。

SAM4E_EK所携带的晶振的频率为12 MHz，启动时间为15625 us。具体可以查阅开发板的电路图：

或者也可以参考头文件“sam4e_ek.h”中相关的定义：

/** Board oscillator settings(晶振频率) */

#define BOARD_FREQ_MAINCK_XTAL (12000000U)

/** board main clock xtal statup time (主要时钟晶振启动时间)*/

#define BOARD_OSC_STARTUP_US 15625

接下来就可以进行具体的设置了。

使用新的头文件。现在需要了解开发板相关的信息，所以需要使用新的头文件：

//#include 

#include 

但是在新的头文件中，修改CKGR_MOR密码的宏没有定义，所以需要自己定义：

1#define CKGR_MOR_KEY_PASSWD CKGR_MOR_KEY(0x37)

禁用PB8和PB9引脚的输出。这一步是可选的。PB8和PB9的系统功能分别是XOUT和XIN，即是使用晶振时要用到的引脚。由于PIO控制器中的配置对引脚的输入没有影响，所以无需配置引脚的复用，只需禁用输出即可。

/* 禁用PB8和PB9引脚的输出 */

Pio* xtal_pio = PIOB;

const uint32_t pio_mask = PIO_PB8 | PIO_PB9;

xtal_pio->PIO_PER = pio_mask;

xtal_pio->PIO_ODR = pio_mask;

计算晶