MSP430X5XX的时钟系统与低功耗模式

引言：全新改版，关于MSP430x5xx时钟系统与低功耗模式介绍。用到低功耗的时候，不得不仔细的看文档，做比较实验，真繁琐。

430系列单片机中有各种时钟信号，第一次接触免不了一头雾水。而且如果想发挥430低功耗的优势，就不得不对它的时钟系统（Unified Clock System）有所了解。
1. 时钟模块总览

这是MSP430X5XX的时钟系统框图。乍一看很复杂，不过简化之后就清楚多了

整个系统主要分为左右两大块，左边是时钟源模块，右边是时钟调整模块。
左边的模块——XT1、内建时钟（DCO）、XT2用来产生时钟源，也就是右边最终输出的时钟信号的基准信号。
而时钟调整模块负责将源时钟信号选通、分频输出成系统使用的三大时钟信号——MCLK，ACLK和SMCLK，分别是系统的主时钟（供CPU使用），辅助时钟（可给外设模块使用，也可以从管脚引出），子系统时钟（外设模块时钟，可从管教引出）。
2. 调整模块
调整模块的主要工作分为两步：选通、分频。ACLK调整模块如下图所示

左端进线是源时钟信号。红色标出来的是XT1CLK信号。由图易知，XT1CLK要变成ACLK信号，需要经过两次选通，一次分频，也就是我红色标出来的路径。第一个选通器可通过设置SELA来控制，分频器可以通过设置divA来控制，正常工作的时候，最后一个选通器总是打开的，这里不讨论。换言之，要想设置ACLK，我们只需要配置SELA和divA。例如，如果我们希望ACLK是XT1CLK的2分频的话，需要设置SELA={0}，divA={1}。再给一个来自TI的例子

UCSCTL4 |= SELA_2; // Set ACLK = REFO

这句话将ACLK的源设置为REFO。
SELA具体的含义如下图所示：

顺便说一句，TI的这个例子没有设置divA，用了默认值。
3.REFO、VLO和DCO
有了上述的理解，再参照slau208e，我相信不难写出我们想要的代码。不过整个UCS中最有特色的部分还没有介绍，那就是REFO、VLO和DCO。
REFO是内建的参考时钟，它很稳定，可以作为FLL的时钟基准（FLL是什么待会再说）。MSP430F5418上的REFOCLK是32.768kHz的。
VLO是一个内建的低频时钟。在5418上，它的频率是8.6kHz。
DCO是Digitally-Controlled Oscillator，数控晶振。它可以产生频率很高的时钟。通过配置，它可以产生百兆以上的时钟信号。在5418上，电压等级1的时候，不用XT2，有FLL（这个FLL到底是什么呢？），我调出的最高频率是26MHz。
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