单片机外部与内部时钟源的切换

DAVE——数字应用工程师，出自Infineon科技。它能帮我们准确而快速地进行基于Infineon8位、16位或32位单片机的嵌入式系统设计。由于Infineon的嵌入式控制器的寄存器的数量非常大，大约有一千多个。所以对大量寄存器的初始化是一件相当棘手的事，而有了DAVE的平台就能很轻松地完成这些事情。同时DAVE还可完成单片机的其它初始化工作，与Keil或、Tasking等编译软件实现链接，轻松完成嵌入式系统的软件开发工作。

XC2336B是Infineon的16位微控制器XC2000家族中的一员，它将功能和性能都得到扩展的C166SV2内核、功能强大的片上外设子系统和各种片上存储器进行了完美结合。执行速度更快、稳定性更好、操作更简单。

1 XC2336B单片机的时钟产生

XC2336B单片机时钟产生单元(CGU)可非常灵活的产生单片机所需的时钟。通过锁相环(PLL)，时钟产生单元(CGU)可将低频外部时钟转换为高频系统时钟，无需外部直接产生高频时钟。时钟产生单元(CGU)由时钟发生器和时钟控制单元(CCU)构成。

XC2336B单片机带有5 MHz的内部时钟源，可以在无外部时钟信号的情况下产生系统时钟(fsys)。该内部时钟源位于锁相环(PLL)单元中，通过对该单元的合理设置，即可完成该单片机的无晶振工作。但由此产生的系统时钟(fsys)受温度影响很大，时钟的精度不高，适合在简单的应用中使用。因此，常用的产生系统时钟 (fsys)的方法是，由高精度振荡器电路(OSC_HP)驱动一个外部晶振，产生的时钟信号送入锁相环(PLL)倍频后产生系统时钟(fsys)。振荡器电路包含一个反相放大器，以XTAL1为输入、XTAL2为输出。

在某些使用环境中，由于震动等原因，外部晶振有可能损坏。但是，在这种情况下，又不希望单片机处于死机状态，希望单片机能够发出一些报警信号，并能完成一些简单功能。那么，能否让单片机自动切换为内部时钟源工作呢?答案是肯定的。也就是要让单片机在正常状态下以高精度系统时钟运行，在外部晶振失效时以内部时钟源产生的系统时

钟运行，而且这两个系统时钟的值是一样的。

要完成XC2336B单片机外部与内部时钟源的切换，最主要的设置是对锁相环(PLL)的设置。因此我们先介绍一下XC2336B单片机的锁相环(PLL)。

2 锁相环PLL组成以及它的三种工作模式

1)PLL由压控振荡器(VCO)和反馈通路组成。反馈通路上的分频器(N分频)对VCO频率分频，得到的结果和外部经P分频处理的参考频率进行比较。相位检测电路根据这两个时钟信号的差值相应控制VCO频率(fVCO)。PLL锁相检测单元监控并指示该状态。相位检测逻辑继续监控这两个时钟信号，如有需要则调整VCO时钟。PLL输出时钟fPLL由VCO时钟经K2分频产生、或由振荡器时钟经K1分频产生。

2)正常模式下，参考频率fR经P分频、N倍频和K2分频产生PLL时钟：

3)预分频模式下，参考频率fR经K1分频产生PLL时钟：

4)未锁相模式下，PLL以压控振荡器(VCO)基频fVCObase工作，fVCObase经K2分频产生PLL时钟：

3 实现外部与内部时钟源切换的步骤

1)DAVE中的有关系统时钟的设定

先设为使用8 MHz的外部时钟源，最终的系统时钟频率fsys=80 MHz。系统时钟的输出管脚在调试完成后应该关闭，防止干扰产生。

2)在由DAVE和Keil生成的C语言文件中找到MAIN_vChangeFreq()函数，它就是锁相环(PLL)的配置函数。通过对该函数的修改，就可以实现外部与内部时钟源的切换。

A、该函数初始的程序流程图如下：

在这种状态下，一旦外部晶振失效，CPU将处于死机状态，无任何信号输出。

B、增加用户函数后，能够实现时钟源切换的函数MAIN_vChangeFreq()的流程图

在这种状态下，一旦外部晶振失效，CPU将执行用户函数，使CPU能够利用5MHz的内部时钟生成80 MHz的系统时钟。

3)上个流程图中提到的用户函数代码如下：

函数说明：在外部时钟源失效的情况下，使fR来自于内部时钟源，PLL由上电基础模式(Fsys=10 MHz)或VCO预分频模式换到VCO正常模式，返回Error值

4 结束语

通过对由DAVE和Keil生成的MAIN_vChangeFreq()函数的修改，实现了单片机在正常状态下以高精度系统时钟运行，在外部晶振失效时以内部时钟源产生的系统时钟运行的工作模式。