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)整外設的時鐘頻率。可以有多種方法調(diào)整外設時鐘（MCK）的頻率，這里先介紹先主要時鐘（MAINCK）的設置，其中包括外部晶振的使用。

外設的時鐘（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?？焖賀C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進行一系列的設置。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振蕩器和設置它的頻率）：

1234567/* 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));

設置RC振蕩器頻率為12 Mhz。設置后同樣需要等待它運行穩(wěn)定。

12345678/* 設置快速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。

1234567/* 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));

設置UART。此時，若將UART_BRGR中CD字段的值設為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?？梢酝ㄟ^PMC振蕩器校準寄存器（PMC_OCR）來進行校準，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”中相關的定義：

1234/** 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

接下來就可以進行具體的設置了。

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

12//#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用，只需禁用輸出即可。

12345/* 禁用PB8和PB9引腳的輸出 */Pio* xtal_pio = PIOB;constuint32_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。

12345uint32_t slowck_freq = CHIP_FREQ_SLCK_RC;volatileuint32_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。

12345678PMC->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。

123456/* 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的設置，就可以正常通信了。