MSP430x4xx系列微控制器的獨(dú)特時(shí)鐘設(shè)計(jì)

必須明確的是，MCLK的精度只是建立在平均的基礎(chǔ)上。對(duì)于短期精度，由于每個(gè)周期來(lái)自相鄰的DCO頻率抽頭，因此是不精確的；而對(duì)于長(zhǎng)期精度，由于經(jīng)過(guò)了累加平均，因而相對(duì)誤差被減小了。實(shí)際上，由于調(diào)整器的周期為32，每次調(diào)整量為每一頻率段的10％，因此相對(duì)誤差可降到低于0．33％。

也可以通過(guò)軟件編程N(yùn)DCOMOD來(lái)確定DCO的輸出頻率，以便用FLL鎖頻時(shí)達(dá)到快速鎖定的目的；而在不用FLL時(shí)，可不用外部晶振來(lái)產(chǎn)生所需頻率。假如所需頻率f為100Hz，并假定DCO在0抽頭時(shí)的頻率為f0＝700Hz。則與f相鄰的兩個(gè)頻率為：

將這兩個(gè)頻率代入上面的公式中，便可以求得NDCOOD＝24。所以，若DCO中心頻率為1MHz，那么，將24寫(xiě)入與NDCOMOD相應(yīng)的寄存器中，即可在無(wú)外接晶振的條件下獲得所需時(shí)鐘。在這種應(yīng)用條件下，需要注意幾點(diǎn)：

●FLL和調(diào)整器在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)默認(rèn)為允許，要工作在這種狀態(tài)，必須首先禁止FLL。否則DCO會(huì)自動(dòng)鎖定到f0；

●f0是不確定的，在具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)先測(cè)定，然后再用它來(lái)計(jì)算所需的相鄰頻率。

●由于DCO的輸出頻率會(huì)隨著穩(wěn)定度和電壓的變化而漂移，所以不能應(yīng)用于對(duì)時(shí)鐘精度要求較高的場(chǎng)合。

3．4 DCO頻率范圍控制

在通過(guò)調(diào)節(jié)倍頻因子N改變MCLK時(shí)，F(xiàn)LL＋調(diào)節(jié)DCO的頻率將趨于目標(biāo)頻率。當(dāng)MCLK穩(wěn)定在新的頻率抽頭之前，每向下一個(gè)DCO抽頭，其變化一次需要1024個(gè)時(shí)鐘周期的延時(shí)?？梢钥吹?，對(duì)于MCLK的大范圍頻率變化，將需要很大的時(shí)延才能達(dá)到穩(wěn)定。對(duì)此，MSP430x4xx系列采用了一種頻率分段的機(jī)制來(lái)處理這種大范圍的頻率變化。即將DCO輸出的700kHz～40MHz分為5段，每一段的中心頻率基于典型頻率fnominal（2MHz）的倍數(shù)。使用時(shí)可以通過(guò)控制寄存器SCFI0的FN＿8、FN＿4、FN＿3、FN＿2等四位對(duì)它進(jìn)行控制。表1列出了DCO的頻率范圍控制方法。由表中可見(jiàn)，通過(guò)控制這些位可在不改變當(dāng)前抽頭設(shè)置的情況下改變DCO的輸出頻率MCLK（實(shí)際上是立即選擇了相鄰的抽頭，而不是逐個(gè)調(diào)節(jié)）。因此，在這種方式下，DCO調(diào)節(jié)到所需頻率的時(shí)間比僅僅通過(guò)調(diào)節(jié)倍頻因子要短得多。所以首先應(yīng)根據(jù)所需頻率來(lái)調(diào)整DCO的中心頻率，或者在MCLK變化較大時(shí)及時(shí)調(diào)節(jié) DCO的中心頻率。

4用FLL＋優(yōu)化系統(tǒng)性能

MSP430x4xx正是由于采用了上述FLL＋時(shí)鐘模塊，才使它的全局性能得到了優(yōu)化。同時(shí)，它還提供有靈活的時(shí)鐘配置選擇，各個(gè)模塊的時(shí)鐘都可用軟件選擇。也可以根據(jù)系統(tǒng)的具體要求來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率，進(jìn)而優(yōu)化它的性能。 使用時(shí)，一般可按照以下原則來(lái)進(jìn)行：

●若需要穩(wěn)定而精確的低頻時(shí)鐘，可以采用LFXT1時(shí)鐘；

●若需要穩(wěn)定而精確的高頻時(shí)鐘，可以采用LFXT2時(shí)鐘；

●若需要系統(tǒng)能夠快速地從節(jié)能模式切換到激活模式，可以采用DCO經(jīng)鎖頻后為系統(tǒng)提供時(shí)鐘MCLK／SMCLK。FLL＋的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)就是能夠快速地達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能地選擇較低的工作頻率來(lái)降低系統(tǒng)的功耗。此外，系統(tǒng)還提供有5種可編程的節(jié)能模式，以便更好地降低系統(tǒng)功耗。

另外，F(xiàn)LL＋的振蕩器具有自動(dòng)切換功能，當(dāng)DCO沒(méi)有用于MCLK或SMCLK時(shí)，利用該功能可自動(dòng)關(guān)閉DCO。但是一旦DCOCLK信號(hào)被用于 MCLK／SMCLK，DCO就會(huì)立即自動(dòng)開(kāi)啟。而當(dāng)外接晶振或者諧振器出現(xiàn)錯(cuò)誤或停振時(shí)，系統(tǒng)時(shí)鐘也會(huì)自動(dòng)切換到DCO模式，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻(xiàn)
1．MSP430x4xx Family User＇s Guide（SLAU056B）
2．The MSP430x3xx Clock System（SLAA080）
3．胡大可．MSP430系列FLASH型超低功耗16位單 片機(jī)．北京航空航天大學(xué)出版社，2001