LPC1700系列Cortex-M3内部时钟系统

1、缩略语

osc：oscillator，意为振荡器，晶振。是一种能量转换装置——将直流电能转换为具有一定频率的交流电能。其构成的电路叫振荡电路。

osc_clk：外部晶体振荡器

rtc_clk：real time clock

2. 振荡器

2.1 内部RC振荡器（IRC）

内部RC振荡器(Inner RC)，可用作WatchDog的时钟源，也可用作驱动PLL0和CPU的时钟源。IRC的精度达不到USB借口的时间基准精度要求（在使用LPC1700的USB功能时要求使用精度更高的外部晶体振荡器作为系统时钟源）。除此以外，如果CAN波特率高于100Kbit/s，则IRC也不能应用于CAN1/2模块。IRC的标称频率为4MHz。

在上电或任何片上复位时，LPC1700系列Cortex-M3使用IRC作为时钟源。此后，软件可将其切换为另一种可用的时钟源。

2.2 主振荡器（osc）

主振荡器（外部晶体振荡器）可作为CPU的时钟源（不管是否使用PLL0）。主振荡器工作在1MHz~25MHz下。该频率可通过主PLL（PLL0）来提高至CPU操作频率的最大值。主振荡器的输出称为OSC_CLK。 PLLCLKIN选择用作PLL0输入时钟，周立功的书里将Cortex-M3处理器时钟频率称为CCLK。除非PLL0有效且已连接，否则PLLCLKIN和CCLK的频率相同。

LPC1700系列Cortex-M3的主振荡器可工作在两种模式下：从属模式、主振荡模式。

在丛书模式下，输入时钟信号应该与一个100pF的电容相连，其幅值为200mVrms到1000mVrms，相当于方波信号在280mV到1.4V之间浮动。在这种配置下XTAL2引脚可以不连接。

在主振荡模式下，由于片内集成了反馈电阻，只需在外部连接一个晶体和电容Cx1, Cx2就可形成基本模式的振荡电路（基本频率用L、Cl和Rs来表示。

由于芯片操作总是从内部RC振荡器开始，因此主振荡器只能由软件请求来启动。

2.3 RTC振荡器

RTC振荡器可提供1Hz到32KHz的RTC时钟输出，可用作PLL0、CPU和看门狗定时器的时钟源。

3. 多路选择输入时钟源

用来驱动PLL0、CPU和片内外围设备的时钟源包括主振荡器、RTC振荡器和内部RC振荡器。

只有在PLL0断开连接时，才可更换输入时钟源。

3.1 PLL时钟源选择寄存器（CLKSRCSEL - 0x400F C10C）

1:0 CLKSRC {00 使用内部RC振荡器（默认值）； 01选择主振荡器； 10选择RTC振荡器； 11 保留值}， 7:2{0保留值}

4. 多路选择输出外部时钟

4.1 输出外部时钟源选择

为了便于系统测试和开发，LPC1700系列Cortex-M3任何一个内部时钟均可作为输出外部时钟源，引出CLKOUT（P1.27引脚）功能。

通过CLKOUT可观察到的输出外部时钟源有CPU时钟（cclk）[0000]、主振荡器时钟（osc_clk）[0001]、内部RC振荡器时钟（irc_osc）[0010]、USB时钟（usb_clk）[0011]和RTC时钟（rtc_clk）[0100]

4.2 时钟输出配置寄存器（CLKOUTCFG - 0x400F C1C8）

CLKOUTCFG寄存器可以选择在CLKOUT引脚上作为输出的内部时钟，并允许通过一个整数值（1~16）对时钟进行分频。对于大多数时钟源可进行1分频。当选择CPU时钟且该时钟高于50MHz时，输出必须经过分频，使得频率在适当的范围内。

5. PLL0工作原理与使用

LPC1700系列Cortex-M3内部具有两个PLL模块，分别为PLL0和PLL1。其中PLL0支持32KHz~50MHz范围内的输入时钟频率，而PLL1仅支持10MHz~25MHz范围内的输入时钟频率。

5.1 PLL0工作原理

PLL0时钟源的选择在CLKSRCSEL寄存器中设置，PLL0将输入时钟升频，然后再分频以提供CPU及芯片外设使用的实际时钟。PLL0可产生的时钟频率高达100MHz，是CPU所允许的最大值。

PLL0接受的输入时钟频率范围为32KHz~50MHz，PLL0的输出时钟信号就是CCO（电流控制振荡器）的输出，CCO的振荡频率由“相位频率检测”部件控制（内部结构可以忽略），公式为F(PLLin) / N = F(cco) / 2M， 即Fcco = Fpllin * 2M / N

通常CCO的输出频率是有限的，超出这个范围则无法输出预期的时钟信号。LPC1700系列Cortex-M3内部的CCO可工作在275MHz ~ 550MHz，其中，最佳频率点为288MHz。

其实，PLL0输出还有其他的分频器，使其频率下降到CPU、USB和其他外设所需要的值。详见“时钟分频器”。

由于CCO（流控振荡器）与“相位频率检测”部件的工作原理需要一定时间才能稳定，因此需要查询PLL0STAT是否就绪再来启用。

由于PLL0作为时钟系统中的一个重要模块，为避免程序对PLL0正在使用的相关参数意外修改，芯片厂商从硬件上提供了保护，PLL0FEED（PLL0馈送寄存器），该寄存器使能PLL0CON、PLL0CFG，将前两个配置信息载入到实际影响PLL0操作的映像寄存器中。

5.2 PLL0寄存器描述

PLL0CON， PLL0CFG， PLL0STAT， PLL0FEED

5.2.1 PLL0控制寄存器