MSP430单片机的时钟系统
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msp430f5419/38学习笔记之时钟系统(2011-11-30 10:41:30)分类: msp430标签:msp430f541xmsp430f543xucs时钟系统注:msp5419/38中,如果你使用SMCLK做TIMER_A的时钟,那么进入低功耗3或低功耗4是不会把SMCLK关掉的,这点5系列和其他系列的不一样。
UCS模块是一个低成本超低功耗系统,通过选择使用3个内部时钟信号,用户可以得到性能和功耗的最佳平衡点。
UCS可以由软件配置其工作模式,如配置成:不需要任何外部器件、使用1或 2个外部晶振等。
一、时钟系统UCS模块具有5个时钟源:XT1CLK:低频/高频振荡器,既可以与低频 32768HZ钟振、标准晶振、外部振荡器,又可以与外部4M-32MHZ时钟源一起使用,XT1CLK可以作为FLL模块内部的参考时钟。
有些芯片XT1CLK只允许使用外部的低频晶振,具体可参考数据手册;XT2CLK:可选高频振荡器,可与标准晶振,振荡器或者 4MHZ~32MHZ外部时钟源一起使用;VLOCLK:内部低功耗、低频振荡器,频率典型值为10KHZ;REFOCLK:内部低频振荡器,典型值为 32768HZ,可作为 FLL基准时钟源;DCOCLK:可以通过 FLL来稳定的内部数字控制振荡器(DCO);DCOCLK经过 FLL分频后可得DCOCLKDIV。
UCS模块可以提供3种时钟信号:ACLK:辅时钟;MCLK:系统主时钟;SMCLK:子系统主时钟。
二、UCS操作PUC之后,UCS的默认配置模式如下:XT1CLK 选择LF模式下的XT1作为时钟源,ACLK 选择 XT1CLK 作为时钟源;MCLK 选择DCOCLKDIV作为时钟源;SMCLK 选择DCOCLKDIV作为时钟源;FLL操作使能,FLL基准时钟(FLLREFCLK)选择XT1CLK;XIN 和 XOUT作普通IO 口使用,禁止了 XT1 功能,直到 I/O 口重新配置为 XT1 模式;如果有 XT2IN 和XT2OUT,则一并配置为普通 IO 口,禁止 XT2 功能。
MSP430的时钟设置MSP430大部分都有三时钟脉冲可供运行时选择,这三个时钟是,1)辅助时钟ACLK;2)系统主时钟MCLK;3)子系统时钟SMCLK。
这三种时钟脉冲的选择主要靠下面三个控制寄存器来完成,这三个控制寄存器是1)控制寄存器DCOCT其存储单元地址是56h;2) 基本始终控制寄存器1,BCSCTL1,地址57h;3) 基本始终控制寄存器2,BCSCTL2,地址58h。
下面对这三个寄存器的控制的软件状态状态进行介绍。
1)控制寄存器DCOCTLDCO2;DCO1;DCO0这三位共八个状态,控制时钟脉冲的8个频段。
000~111对应0~7;频率由低到高8个频段。
MOD.4~MOD.0这5为共32种状态,定义在32个周期中插入插入其他频率。
DCO2=0x80;DCO1=0x40;DCO0=0x20;MOD4=0x10;MOD3=0x08;MOD2=0x04;MOD1=0x02;MOD0=0x01其中TX2OFF为0,开启TX2振荡器,为1关闭;XTS=0开启低频模式,1开启高频模式;DIVA1和DIVA0控制分频模式0 0 不分频0 1 2分频1 0 4分频1 1 8分频TX5V一般设置为0RSEL2~RSEL0三位决定八个频段的不同频率,这样,RSEL2~RSEL0和DCO2~DCO0共可实现8*8=64个不同的频率。
由于430没有位操作,所以定义了每一位状态对应的名称:TX2OFF=0x80TXS=0x40DIVA1=0x20DIVA0=0x10TX5V=0x08RSEL2=0x04RSEL1=0x02RSEL0=0x01也就是每位所在的位置为1,其余位为0,这样,要对某一位操作,就可通过运算,在不改变其他位的情况下,对某一位进行置1或清0(如何做后面讲)。
SELM.1- SELM.0DIVM.1- DIVM.0SELS时钟源选择DIVS.1-DIVS.0 DCOR0 0 默认DCOCLK0 0默认MCLK=DCOCLK00 默认SMCLK=MCLK选择电阻0 1选择DCOCLK0 1 2分频选择SMCLK01 MCLK 2分频内电阻1 0 选择XT2CLK1 0 4分频默认选择DCOCLK10 MCLK 4分频或外电阻1 1 选择LFXTICLK1 18分频11 MCLK 8分频SELM1=0x80;SELM0=0x40;DIVM1=0x20;DIVM0=0x10;SELS=0x08;DIVS1=0x04;DIVS0=0x02;DCOR=0x01;下面看如何让在保证其他位不变的情况下给某一位清0或置1.例1要给BCSCTL2的bit3清0。
第一节时钟与休眠模式3.1.1 时钟系统简介MSP430G2系列单片机的时钟系统需要支持系统低功耗运行的需要。
通过对三个内部时钟信号的运用,用户可很容易的选择功耗最低,效率最高的系统时钟方案。
在软件的控制下,MSP430G2系列单片机运行时可以不接外接晶振,也可接一只外接电阻或者接一到两只外接晶振,也可以外接频率发生器,如图3.1.1所示为G2系列的时钟系统。
图3.1.1 时钟模块组成框图基本时钟模块包括二至四个时钟源:◆LFXT1CLK:外接低频或高频振荡器,如手表晶振,频率发生器,外部时钟源(400kHz 至16MHz).◆XT2CLK:外接高频晶振,范围在400kHz至16MHz◆DCOCLK:内部时钟震荡◆VLOCLK:内部低频低功耗晶振,标准频率是12kHz三种时钟信号可被CPU和外设所使用:◆ACLK:辅助时钟,ACLK可被软件配置成从LFXT1CLK或VLOCLK输入震荡ACLK可以被1,2,4,8分频。
ACLK可以被选用作为外围模块的时钟输入。
◆MCLK:主时钟,主时钟可以从LFXT1CLK或VLOCLK,XT2CLK或DCOCLK输入MCLK用在CPU系统之中。
◆SMCLK:辅助主时钟。
SMCLK可被选择从LFXT1CLK,VLOCLK,XT2CLK或DCOCLK输入。
SMCLK可以被1,2,4,8分频。
SMCLK可被选用为外围模块的时钟。
如图3.1.1所示为G2系列的时钟系统。
需要说明的是并非每一款G2系列的单片机都具有如上的时钟系统,以下做详细说明:MSP430G22x0:无LFXT1,无XT2,不支持ROSCMSP430G21x1,MSP430G2xx2,MSP430G2xx3:LFXT1不支持HF模式,无XT2,不支持ROSC。
MSP430x21x2:无XT23.1.2 时钟系统的操作在一个PUC信号之后,MCLK和SMCLK开始从DCO(大约在1.1MHz),ACLK从LFXT1CLK (内部电容为6pF)获取时钟。
MSP430单片机的时钟周期和机器周期与指令周期之间的关系解析时钟简介:时钟周期也称为振荡周期:定义为时钟脉冲的倒数(时钟周期就是直接供内部CPU使用的晶振的倒数,例如12M的晶振,它的时钟周期就是1/12us),是计算机中的最基本的、最小的时间单位。
在一个时钟周期内,CPU仅完成一个最基本的动作。
时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲,控制着计算机的工作节奏。
时钟频率越高,工作速度就越快。
机器周期:在计算机中,常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段,每一个阶段完成一项工作。
每一项工作称为一个基本操作,完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。
8051系列单片机的一个机器周期由6个S周期(状态周期)组成。
一个S周期=2个时钟周期,所以8051单片机的一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。
指令周期:执行一条指令所需要的时间,一般由若干个机器周期组成。
指令不同,所需的机器周期也不同。
MSP430单片机上电后,如果不对时钟系统进行设置,默认800 kHz的DCOCLK为MCLK和SMCLK 的时钟源,LFXTl接32768 Hz晶体,工作在低频模式(XTS=O)作为ACLK的时钟源。
CPU的指令周期由MCLK决定,所以默认的指令周期就是1/800 kHz=“1”.25μs。
要得到lμs的指令周期需要调整DCO频率,即MCLK=1 MHz,只需进行如下设置:BCSCTLl=XT20FF+RSEL2;//关闭XT2振荡器,设定DCO频率为1 MHz。
DCOCTL=DCO2//使得单指令周期为lμsMSP430的时钟周期(振荡周期)、机器周期、指令周期之间的关系在430中,一个时钟周期= MCLK晶振的倒数。
如果MCLK是8M,则一个时钟周期为1/8us;一个机器周期= 一个时钟周期,即430每个动作都能完成一个基本操作;一个指令周期= 1~6个机器周期,具体根据具体指令而定。
另:指令长度,只是一个存储单位与时间没有必然关系。
基于MSP430单片机的电子时钟设计说明
一、需求分析
本设计的目标是基于MSP430单片机来设计一款电子时钟。
电子时钟
可以用来显示当前的时间,比如时、分、秒;同时还具有闹钟功能,即可
以设置每天一些时刻提醒用户,提醒用户做件事情。
设计时,要注意以下
几个方面:
1、时间流逝的准确性:电子时钟的核心功能是准确显示当前的时间,即时针、分针、秒针在正确地流逝;同时也要考虑时间的准确性,用户可
以设置任意时间,时钟计时要按照设置的时间进行计时。
2、系统稳定性:电子时钟的系统稳定性极其重要,不能因为短暂的
停电等扰动,导致系统失去稳定,时间乱跳。
3、外观设计:在外观设计方面,电子时钟要求具有精美、简约的外观,而且要求清晰显示时间内容,用户可以视觉上感受时间的运行,同时
操作简单,操作界面友好;同时,为了满足用户的要求,要能够设置闹钟,并且有红色指示灯和蜂鸣器来提醒。
二、设计要求
1、MSP430单片机:采用MSP430F169作为主控制器,芯片的16位CPU具有较强的数据处理能力,可以有效调整时间性能,满足电子时钟计
时要求。
2、时间及闹钟设置:采用4×4键盘模块作为时间及闹钟设置。