Файл: Семейство микроконтроллеров MSP430X1XX, руководство пользователя (2004).pdf

MSP430x1xxFamily

Таблица 3.17. (Окончание)

MSP430x1xxFamily

Основной модуль тактирования

Основной модуль тактирования обеспечивает тактирование устройств семейства MSP430x1xx. В этом разделе описывается работа с основным модулем тактирования. Этот модуль реализован во всех устройствах семейства MSP430x1xx.

4.1. Введение в основой модуль тактирования

Основной модуль тактирования имеет низкую стоимость и ультранизкое энергопотребление. Используя три внутренних тактовых сигнала, пользователь может выбрать наилучший баланс соотношения производительности и малой потребляемой мощности. Основной модуль тактирования может быть программно сконфигурирован на работу без использования внешних компонент, с одним внешним резистором, с одним или двумя внешними кристаллами или резонаторами.

Основной модуль тактирования включает в себя два или три источника тактовых импульсов:

•LFXT1CLK: низкочастотный / высокочастотный осциллятор, который может использоваться как с низкочастотными часовыми кристаллами на 32768 Гц или стандартными кристаллами или резонаторами в диапазоне от 450 кГц до 8 МГц.

•XT2CLK: дополнительный высокочастотный осциллятор может использоваться со стандартными кристаллами, резонаторами или внешними источниками тактовых сигналов в диапазоне от 450 кГц до 8 МГц.

•DCOCLK: встроенный осциллятор с цифровым управлением (DCO) с характеристикой RC-типа.

От основного модуля тактирования можно получить три тактовых сигнала:

•ACLK: вспомогательное тактирование. Модуль ACLK – это буферизированный LFXT1CLK источник тактовых импульсов с делителем на 1, 2, 4 или 8. ACLK программно выбирается для конкретных периферийных модулей.

•MCLK: основное тактирование. Модуль MCLK программно выбирается как LFXT1CLK, XT2CLK (если доступен) или DCOCLK. MCLK делится на 1, 2, 4 или 8. MCLK используется ЦПУ и системой.

•SMCLK: второстепенное тактирование. Модуль SMCLK программно выбирается как LFXT1CLK, XT2CLK (если доступен) или DCOCLK. SMCLK делится на 1, 2, 4 или 8. SMCLK программно выбирается для конкретных

периферийных модулей.

Блок-схема основного модуля тактирования показана на рис. 4.1.

Примечание: XT2 осциллятор

Осциллятор XT2 отсутствует в устройствах MSP430x11xx и MSP430x12xx. Вместо XT2CLK используется LFXT1CLK.

4.2. Функционирование основного модуля тактирования

После сигнала PUC источником для модулей MCLK и SMCLK является DCOCLK c частотой около 800 кГц (см. параметры в справочном руководстве конкретного устройства) и LFXT1 для модуля ACLK в режиме LF.

Управляющие биты регистра статуса SCG0, SCG1, OSCOFF и CPUOFF конфигурируют рабочие режимы MSP430 и позволяют включать или отключать отдельные части основного модуля тактирования. См. раздел «Сброс, прерывания и рабочие режимы». С помощью регистров DCOCTL, BCSCTL1 и BCSCTL2 осуществляется конфигурирование основного модуля тактирования.

Основное тактирование может конфигурироваться и реконфигурироваться программным обеспечением в любой момент времени в ходе выполнения программы, например:

MSP430x1xxFamily

BIS.B #RSEL2+RSEL1+RSEL0,&BCSCTL1

BIS.B #DCO2+DCO1+DCO0,&DCOCTL ;установка ;максимальной ;частоты DCO

4.2.1. Возможности основного модуля тактирования в приложениях с малым потреблением мощности

В приложениях на основе MSP430x1xx с питанием от батарей обычно существуют следующие противоречивые требования:

•Низкая тактовая частота для экономии энергии и увеличения времени работы от батарей;

•Высокая тактовая частота для быстрой реакции на события и обеспечения

возможности быстрой обработки информации Основной модуль тактирования позволяет пользователю обходить выше-

перечисленные противоречия путем выбора наиболее оптимального из трех возможных сигналов тактирования: ACLK, MCLK и SMCLK. Для оптимальной производительности с низким энергопотреблением модуль ACLK может быть сконфигурирован на работу от часового кристалла на 32768 Гц, обеспечивающим стабильное тактирование для системы и малое потребление в режиме ожидания. MCLK может настраиваться на работу от интегрированного модуля DCO, который активируется только при появлении запроса на обработку прерывания. SMCLK можно конфигурировать на работу как от часового кристалла, так и от DCO, в зависимости от требований периферии. Гибкое распределение тактовых сигналов и наличие система деления тактовой частоты обеспечивает тонкую настройку индивидуальных потребностей тактирования.

4.2.2.Осциллятор LFXT1

Врежиме LF (XTS=0) осциллятор LFXT1 обеспечивает ультранизкое потребление тока при использовании часового кристалла на 32768 Гц. Часовой кристалл подключается к выводам XIN и XOUT без каких-либо дополнительных компонентов. При работе осциллятора LFXT1 в режиме LF используются внутренние нагрузочные конденсаторы на 12 пФ. Они включаются последовательно, обеспечивая нагрузку 6 пФ, необходимую для стандартного кристалла 32768 Гц. При необходимости могут быть добавлены дополнительные конденсаторы.

Осциллятор LFXT1 также поддерживает высокочастотные кристаллы или резонаторы, когда находится в режиме HF (XTS=1). Высокоскоростные кристаллы или резонаторы подключаются к выводам XIN и XOUT и нуждаются в использовании внешних конденсаторов на обоих выводах. Параметры конденсаторов должны соответствовать требованиям, приведенным в спецификациях кристаллов или резонаторов.

LFXT1 может использоваться с внешним источником тактового сигнала, который подаётся на вывод XIN и в LF и в HF режимах. В этом случае, частота внешнего тактового сигнала должна соответствовать параметрам, указанным для выбранного режима.

Программное обеспечение может отключить осциллятор LFXT1 установкой OSCOFF, если этот сигнал не используется в качестве источника для SMCLK или MCLK, как показано на рис. 4.2.

Рис. 4-2. Сигналы выключения осциллятора LFXT1

Примечание: характеристики осциллятора LFXT1

Низкочастотным кристаллам, в зависимости от типа, часто требуются сотни миллисекунд для старта. Это допускается для осциллятора LFXT1 в LF режиме.

Осцилляторы с ультранизким потреблением, такие как LFXT1 в режиме LF необходимо защищать от шумов других источников. Кристалл следует размещать как можно ближе к MSP430 с заземленной площадкой под ним, а трассировку проводников от кристалла выполнять с защитными заземляющими проводниками.

При работе осциллятора LFXT1 в режиме LF требуется подключение резистора 5,1 МОм между выводами Xout и Vss, когда Vcc < 2,5 В.

4.2.3. Осциллятор XT2

Некоторые устройства имеют второй кристаллический осциллятор XT2. XT2 является источником сигнала XT2CLK, а его характеристики идентичны LFXT1 в режиме HF. Бит XT2OFF отключает осциллятор XT2, если XT2CLK не используется для MCLK или SMCLK, как показано на рис. 4.3.

XT может быть использован с внешним источником тактирования, который подключается к выводу XT2IN. Частота внешнего тактового сигнала выбирается в соответствии с параметрами XT2.

4.2.4. Осциллятор с цифровым управлением (DCO)

DCO представляет собой интегрированный автогенератор с характеристикой RC-типа. Как у любого осциллятора RC-типа, его частота зависит от температуры, напряжения и отличается от устройства к устройству. Частота DCO может подстраиваться программным обеспечением с помощью битов DCOx, MODx и

MSP430x1xxFamily

Рис. 4-3. Сигналы выключения осциллятора XT2

RSELx. Цифровое управление осциллятором позволяет стабилизировать частоту, несмотря на характеристику RC-типа.

Отключение DCO

Программное обеспечение может отключать DCOCLK, когда он не используется в качестве источника для SMCLK или MCLK, как показано на рис. 4.4.

Рис. 4-4. Включение/выключение DCO

Подстройка частоты DCO

После сигнала PUC для DCO генератора выбирается встроенный резистор, устанавливаются значения RSELx=4 и DCOx=3, в результате DCO стартует с усредненной частоты. В качестве источника для MCLK и SMCLK используется DCOCLK. Поскольку при выполнении кода ЦПУ тактируется от сигнала MCLK, который использует быстростартующий DCO, выполнение кода начинается менее чем через 6 мкС после сигнала PUC. На рисунке 4-5 приведена зависимость частоты DCO от значений DCOx и RSELx

Частота DCOCLK устанавливается следующими способами:

•Фундаментальная частота определяется инжекцией тока в DC генератор через внутренний либо внешний резистор. Бит DCOR позволяет выбрать внутренний или внешний резистор.

•Три бита RSELx позволяют выбрать для DCO один из восьми номинальных диапазонов частот. Эти диапазоны определены для конкретного устройства в соответствующем ему справочном руководстве.

•Три бита DCOx делят диапазон DCO, выбранный с помощью битов RSELx на 8 уровней частоты, различающихся примерно на 10%.