痞子衡嵌入式：淺談i.MXRT1xxx系列MCU時鐘相關功能引腳的作用

　　大家好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給大家介紹的是i.MXRT1xxx系列MCU時鐘相關功能引腳作用。

　　如果我們從一顆 MCU 晶元的引腳分類來看晶元功能，大概可以分為三大類：電源、時鐘、外設功能。作為嵌入式開發者，大部分時候關註得都是外設功能引腳，而對於時鐘相關引腳往往不太在意，其實有些時候利用時鐘功能引腳也能助你定位問題。今天痞子衡就帶你梳理一下 i.MXRT1xxx 系列的時鐘系統以及相關功能引腳：

一、時鐘系統簡介

　　目前 i.MXRT1xxx 系列主要分為 i.MXRT10xx 和 i.MXRT11xx 兩大分支。這兩個分支的時鐘系統設計是有一些差異的，不過總體來說，架構差別不大，我們以如下 i.MXRT1170 的時鐘架構為例來具體介紹。

　　在時鐘系統架構圖裡我們能看到有五大組件：OSC_PLL、CCM、LPCG、GPC、SRC，其中最核心的功能在前兩個，OSC_PLL 主要負責產生時鐘，CCM 主要用於分配時鐘。

二、關於時鐘源頭

　　上一節里我們知道 OSC_PLL 模塊負責所有時鐘的生成，但那些時鐘並不是憑空產生的，也是需要源頭的。這個源頭既可以來自晶元內部，也可以來自外部引腳輸入。

　　先說晶元內部的 RC OSC，在晶元設計時，為了保證在沒有外部時鐘/晶振輸入的情況下，晶元也能工作，所以內部集成了一些振蕩器/振蕩電路（RC Oscillator），32KHz 和 24MHz(48MHz) 是標配，部分型號上還有 16MHz、400MHz，不過這些內部振蕩器精度有限（有可能誤差20%），適用晶元低速運行場合。

　　如果是晶元高速運行的場合（或者對精度要求高的場合），那一定需要外接高精度振蕩器，包含從 XTALI/XTALO 引腳進來的 24MHz OSC，以及從 RTC_XTALI/RTC_XTALO 引腳進來的 32.768KHz OSC，這兩個外部時鐘源是由 OSC_PLL 大模塊內部的 XTALOSC 小模塊負責管理的，XTALOSC 模塊優先檢測外部是否有 32.768KHz / 24MHz OSC 存在，如果存在則用外部源，如果不存在則啟用內部 32KHz / 24MHz RC OSC 源。

　　24MHz OSC（內部或者外部源）是 OSC_PLL 內部 PLL 的主要時鐘源，有了基準的 24MHz 時鐘，PLL 就能將其倍頻得到想要的高頻時鐘，晶元內部 PLL 有很多個，大部分 PLL 都只是輸出固定原始頻率時鐘，少部分含 PFD 功能的 PLL（一般是 System PLL）可以調節原始頻率輸出。除了 24MHz OSC 外，PLL 也可以接受來自 CLK1_P/CLK1_N 引腳輸入的源。

1. 對於 i.MXRT10xx 系列，PLL 時鐘源選擇在 CCM_ANALOG->PLL_xxx[BYPASS_CLK_SRC] 位
2. 對於 i.MXRT11xx 系列，PLL 時鐘源由 Set Point 設置

三、關於時鐘輸出

　　前面講了 32KHz / 24MHz OSC 是比較重要的時鐘源頭，它的精度對系統性能有很大影響，因此我們需要有一種方法實測這兩個時鐘的精度，晶元設計時特意在一些 I/O 引腳復用功能里做了 REF_CLK_24M / REF_CLK_32K 選項，當 I/O 配置為該功能時，便可用示波器量得具體時鐘頻率。

　　我們知道 CCM 模塊負責 OSC_PLL 輸出的時鐘資源的分配，晶元里所有外設的具體時鐘源指定以及分頻繫數、開關控制均由 CCM 來完成。如果你想觀測某 PLL 最終輸出或者常用外設時鐘源最終配置，也可以通過指定 I/O 輸出觀測，即下麵的 CCM_CLKO1 / CCM_CLKO2 復用功能選項。當然 CCM_CLKOx 不僅僅用於觀測頻率，也可以用於給外部晶元提供時鐘源。

1. 對於 i.MXRT10xx 系列，CCM_CLKOx 時鐘輸出控制在 CCM->CCOSR 寄存器
2. 對於 i.MXRT11xx 系列，CCM_CLKOx 時鐘輸出控制在最後兩個 CCM->CLOCK_ROOT_CONTROL 寄存器

　　總結一下，時鐘功能引腳尤其是輸出引腳對於確認時鐘頻率具有重要意義，如果你的應用嚴重依賴時鐘精度，遇到問題時不妨先檢查一下時鐘頻率的準確性以及精度。

　　至此，i.MXRT1xxx系列MCU時鐘相關功能引腳作用痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~

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  衡傑(痞子衡)，目前就職於恩智浦MCU系統部門，擔任嵌入式系統應用工程師。

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