SAM4E單片機之旅——9、UART與MCK之MAINCK

　　為得到更高的帶寬，需要使用更高的波特率。UART波特率的計算已經(jīng)介紹過了，現(xiàn)在就嘗試下調(diào)整外設(shè)的時鐘頻率。可以有多種方法調(diào)整外設(shè)時鐘(MCK)的頻率，這里先介紹先主要時鐘(MAINCK)的設(shè)置，其中包括外部晶振的使用。

　　外設(shè)的時鐘(MCK)可以在慢時鐘(SLCK)、主要時鐘(MAINCK)和MAINCK經(jīng)鎖相環(huán)升頻后的時鐘PLLACK三者中選擇，并可以對選擇的時鐘進(jìn)行分頻。重置時，MCK使用的時鐘為MAINCK，且不分頻。

　　MAINCK可以選擇使用一個嵌入的快速RC振蕩器，或是一個晶體振蕩器產(chǎn)生時鐘。快速RC振蕩器啟動時間較短，但不是太精確;而晶體振蕩器則相反。同時，RC振蕩器可以選擇輸出時鐘的頻率(4/8/12 MHz)。重置時，MAINCK使用RC振蕩器，頻率為4 MHz。

　　一、 使用芯片嵌入的快速RC振蕩器

　　在PMC時鐘產(chǎn)生器主要振蕩器寄存器(CKGR_MOR)中，可以對MAINCK進(jìn)行一系列的設(shè)置。注意，在修改該寄存器的值時，需要同時往其KEY字段寫入一個魔數(shù)：0x37，否則寫入不生效。

　　使能快速RC振蕩器。在設(shè)置RC振蕩器的頻率之前，需要先使能它，并且要等到它運行穩(wěn)定(即不能同時使能RC振蕩器和設(shè)置它的頻率)：

　　/* 使能RC震蕩器 */

　　PMC->CKGR_MOR = CKGR_MOR_KEY_PASSWD /* 密碼 */

　　| (PMC->CKGR_MOR| CKGR_MOR_MOSCRCEN)

　　;

　　/* 等待時鐘穩(wěn)定 */

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

　　;

　　設(shè)置RC振蕩器頻率為12 Mhz。設(shè)置后同樣需要等待它運行穩(wěn)定。

　　/* 設(shè)置快速RC振蕩器頻率為12 MHz */

　　PMC->CKGR_MOR = CKGR_MOR_KEY_PASSWD

　　| (PMC->CKGR_MOR & ~CKGR_MOR_MOSCRCF_Msk)

　　| CKGR_MOR_MOSCRCF_12_MHz

　　;

　　/* 等待穩(wěn)定 */

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

　　;

　　為MAINCK選擇快速RC振蕩器。

　　/* 切換至RC振蕩器 */

　　PMC->CKGR_MOR = CKGR_MOR_KEY_PASSWD

　　| (PMC->CKGR_MOR & ~CKGR_MOR_MOSCSEL)

　　;

　　/* 等待切換完成 */

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

　　;

　　設(shè)置UART。此時，若將UART_BRGR中CD字段的值設(shè)為13，則理論的波特率值為 12M/(16 * 13) = 57692 Hz，若PC端選擇使用57600 Hz的波特率，則誤差約為0.16%。

　　1UART0->UART_BRGR = UART_BRGR_CD(13 );

　　接下來，將PC端串口的波特率設(shè)置為57600 Hz，嘗試下通信是否正常。

　　若在PC端接收到的是亂碼，可能就是RC振蕩器不夠精確引起的。其產(chǎn)生的時鐘頻率受工作溫度和電壓等因素的影響，所以需要校準(zhǔn)。可以通過PMC振蕩器校準(zhǔn)寄存器(PMC_OCR)來進(jìn)行校準(zhǔn)，但在這里不做討論。

　　二、 使用外部晶振

　　可以使用一個外部的晶振以提供更為精確的頻率。使用的晶振是由開發(fā)板攜帶的，在芯片手冊中，對其的介紹為“3~20 MHz晶振”，即表示具體的頻率是由開發(fā)板的生產(chǎn)廠家決定的。晶振的一個缺點是需要一定的啟動時間，而且由于芯片無法了解使用的芯片的具體信息，所以用戶必須手動指定這個啟動時間。

　　SAM4E_EK所攜帶的晶振的頻率為12 MHz，啟動時間為15625 us。具體可以查閱開發(fā)板的電路圖：

　　或者也可以參考頭文件“sam4e_ek.h”中相關(guān)的定義：

　　/** Board oscillator settings(晶振頻率) */

　　#define BOARD_FREQ_MAINCK_XTAL (12000000U)

　　/** board main clock xtal statup time (主要時鐘晶振啟動時間)*/

　　#define BOARD_OSC_STARTUP_US 15625

　　接下來就可以進(jìn)行具體的設(shè)置了。

　　使用新的頭文件?，F(xiàn)在需要了解開發(fā)板相關(guān)的信息，所以需要使用新的頭文件：

　　//#include 

　　#include 

　　但是在新的頭文件中，修改CKGR_MOR密碼的宏沒有定義，所以需要自己定義：

　　1#define CKGR_MOR_KEY_PASSWD CKGR_MOR_KEY(0x37)

　　禁用PB8和PB9引腳的輸出。這一步是可選的。PB8和PB9的系統(tǒng)功能分別是XOUT和XIN，即是使用晶振時要用到的引腳。由于PIO控制器中的配置對引腳的輸入沒有影響，所以無需配置引腳的復(fù)用，只需禁用輸出即可。

　　/* 禁用PB8和PB9引腳的輸出 */

　　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;

　　計算晶振啟動時間參數(shù)。需要制定一個16位的值(MOSCXTST)來表明晶振啟動的時間，具體計算方法為：啟動時間 = MOSCXTST * 8 * SLCK周期。

　　uint32_t slowck_freq = CHIP_FREQ_SLCK_RC;

　　volatile uint32_t xt_start =

　　(BOARD_OSC_STARTUP_US * slowck_freq / 8 / 1000000);

　　if (xt_start > 0xFF)

　　xt_start = 0xFF;

　　使能晶振，并等待其運行穩(wěn)定。使能晶振時，必須同時使用旁路模式。

　　PMC->CKGR_MOR = CKGR_MOR_KEY_PASSWD

　　| (PMC->CKGR_MOR & ~CKGR_MOR_MOSCXTBY)

　　| CKGR_MOR_MOSCXTEN

　　| CKGR_MOR_MOSCXTST(xt_start)

　　;

　　/* 等待晶振運行穩(wěn)定 */

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

　　;

　　讓MAINCK切換為晶振時鐘源，并等其運行穩(wěn)定。

　　/* 切換至晶振 */

　　PMC->CKGR_MOR |= CKGR_MOR_KEY_PASSWD

　　| CKGR_MOR_MOSCSEL ;

　　/* 等待切換完成 */

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

　　;

　　由于MCK的時鐘并未改變，均是12 MHz，所以不用修改UART的設(shè)置，就可以正常通信了。