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汇编实现时钟设置代码理解
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写了
有代码的,要把代码给理解完整。
朱老师的随堂程序是:clock.s
// 时钟控制器基地址
#define ELFIN_CLOCK_POWER_BASE0xE0100000
// 时钟相关的寄存器相对时钟控制器基地址的偏移值
#define APLL_LOCK_OFFSET0x00
#define MPLL_LOCK_OFFSET0x08
#define APLL_CON0_OFFSET0x100
#define APLL_CON1_OFFSET0x104
#define MPLL_CON_OFFSET0x108
#define CLK_SRC0_OFFSET0x200
#define CLK_SRC1_OFFSET0x204
#define CLK_SRC2_OFFSET0x208
#define CLK_SRC3_OFFSET0x20c
#define CLK_SRC4_OFFSET0x210
#define CLK_SRC5_OFFSET0x214
#define CLK_SRC6_OFFSET0x218
#define CLK_SRC_MASK0_OFFSET 0x280
#define CLK_SRC_MASK1_OFFSET 0x284
#define CLK_DIV0_OFFSET0x300
#define CLK_DIV1_OFFSET0x304
#define CLK_DIV2_OFFSET0x308
#define CLK_DIV3_OFFSET0x30c
#define CLK_DIV4_OFFSET0x310
#define CLK_DIV5_OFFSET0x314
#define CLK_DIV6_OFFSET0x318
#define CLK_DIV7_OFFSET0x31c
#define CLK_DIV0_MASK0x7fffffff
// 这些M、P、S的配置值都是查数据手册中典型时钟配置值的推荐配置得来的。
// 这些配置值是三星推荐的,因此工作最稳定。如果是自己随便瞎拼凑出来的那就要
// 经过严格测试,才能保证一定对。
#define APLL_MDIV 0x7d// 125
#define APLL_PDIV 0x3
#define APLL_SDIV 0x1
#define MPLL_MDIV0x29b// 667
#define MPLL_PDIV0xc
#define MPLL_SDIV0x1
#define set_pll(mdiv, pdiv, sdiv)(1<<31 | mdiv<<16 | pdiv<<8 | sdiv)
#define APLL_VALset_pll(APLL_MDIV,APLL_PDIV,APLL_SDIV)
#define MPLL_VALset_pll(MPLL_MDIV,MPLL_PDIV,MPLL_SDIV)
.global clock_init
clock_init:
ldrr0, =ELFIN_CLOCK_POWER_BASE
// 1 设置各种时钟开关,暂时不使用PLL
ldrr1, =0x0
// 芯片手册P378 寄存器CLK_SRC:Select clock source 0 (Main)
strr1, [r0, #CLK_SRC0_OFFSET]
// 2 设置锁定时间,使用默认值即可
// 设置PLL后,时钟从Fin提升到目标频率时,需要一定的时间,即锁定时间
ldrr1,=0x0000FFFF
strr1,[r0, #APLL_LOCK_OFFSET]
str r1, [r0, #MPLL_LOCK_OFFSET]
// 3 设置分频
// 清bit[0~31]
ldr r1, [r0, #CLK_DIV0_OFFSET]
ldrr2, =CLK_DIV0_MASK
bicr1, r1, r2
ldrr2, =0x14131440
orrr1, r1, r2
strr1, [r0, #CLK_DIV0_OFFSET]
// 4 设置PLL
// FOUT = MDIV*FIN/(PDIV*2^(SDIV-1))=0x7d*24/(0x3*2^(1-1))=1000 MHz
ldrr1, = APLL_VAL
strr1, [r0, #APLL_CON0_OFFSET]
// FOUT = MDIV*FIN/(PDIV*2^SDIV)=0x29b*24/(0xc*2^1)= 667 MHz
ldrr1, = MPLL_VAL
strr1, [r0, #MPLL_CON_OFFSET]
// 5 设置各种时钟开关,使用PLL
ldrr1, [r0, #CLK_SRC0_OFFSET]
ldrr2, =0x10001111
orrr1, r1, r2
strr1, [r0, #CLK_SRC0_OFFSET]
movpc, lr
(下面就是对这一个代码的理解)
对clock.s这一个汇编代码的理解
这一段代码的第一部分:设置各种时钟开关,暂时不用PLL
在前面的课程里面有对于时钟框图的解释,像在文档的3.2的Figure3.3的左上角的部分有画着这么样的东西,初始时钟从左边过来,然后有两条路走,一条是通过PLL,另一条是直接连到一个MUX开关,所以我们设置初始时钟而且不用PLL的时候我们做的就是选MUX开关来达到只设置时钟不通过(绕过)PLL。这样子的话就要去设置寄存器控制选通位了。
代码:
ldrr0, =ELFIN_CLOCK_POWER_BASE
ldrr1, =0x0
strr1, [r0, #CLK_SRC0_OFFSET]// 芯片手册P378 寄存器CLK_SRC:Select clock source 0 (Main)
解释说到上面的代码:
上往下数第一句
这一句是把ELFIN_CLOCK_POWER_BASE这个值赋给r0寄存器,为什么要赋这一个值呢?
可以从这一段汇编函数开始的更前面看起,这一个“ELFIN_CLOCK_POWER_BASE”是一个宏定义就是相当把ELFIN_CLOCK_POWER_BASE与0xE0100000等值起来了(就是用到ELFIN_CLOCK_POWER_BASE的时候就是相当于在用0xE0100000这个值)。
为什么要把这个值在前面给宏定义出来呢?
从数据手册的3.7 REGISTER DESCRIPTION看到关于这个时钟的寄存器地址都是从0xE0100000这个地址开始,这个就是基地址,其他的地址都是相对着这一个地址偏移多少的量,通过一个计算,就是用基址地址加上偏移的量就可以找到我们想要设置的寄存器了,
如何通过上述所说的来给目标寄存器写东西呢?
代码的第三句有一个CLK_POWER_BASE,这个东西就是偏移量啦,但这是一堆字母没看到量啊,其实就是想上面的ELFIN_CLOCK_POWER_BASE一样,在前面已经给宏定义一个值了。这一个值是0x200,因为我们要写的寄存器是距离0xE0100000有0x200,我们就依据这个东西来找寄存器,并且写入东西。写入的值是0x0.就是这一个寄存器全部写零。 为什么写入0xE0100200这一个寄存器呢?
这个地址所对应的寄存器的名称是:CLK_SRC0,首先去看一下这个寄存器是干嘛的,在手册的378页有这个寄存的介绍与如何设置(3.7.3.1 Clock Source Control Registers)。为什么要设置这个寄存器,首先就要看我们刚开始的目的是什么,我们想干嘛。我们是想“设置各种时钟开关,暂时不用PLL”,那么我们怎么去实现呢,那就要看一下,哪一个寄存器能够满足我们的要求了。看一下这一寄存器的功能是,数据手册上面写的什么Clock Source Control,就是时钟源控制的寄存器,我想的是这一个寄存器就是控制时钟源的来源,从图上面看的是设置晶振与时钟发生器产生的时钟是否是要经过PLL,这样子就可以满足我们的目的要求了,我们的目的就是不要PLL,晶振与时钟产生多少的频率就向右传多 少频率,那么我们就是要使它不使用经过PLL的频率好。
为什么传入0x0:
从手册上面看到这一个寄存器的初始值(默认值都是选择0的)就是都是刚开始默认不用PLL倍频过后的程序。这个的话与上面的目标相符。这里重点看这几个:
1、VPLL_SEL
2、EPLL_SEL
3、MPLL_SEL
4、APLL_SEL
这几个控制位都是赋值零的。就是都选择FINOUT,这么选,貌似是因为s5pv210这个板子上面只焊了一个时钟发生器。这个可供其他使用了,这样子的话都选择了0,那么就是都不经过PLL的了,这样的话就是不倍频了。
代码最后一段:
这个是按照变址寻址来做的,就是把r1的值写入到r0+CLK_SRC0_OFFSET这一个地址里面去(因为是统一编址,这个是个寄存器地址)。
到此,设置各种时钟开关,暂时不用PLL的问题解决了。
第二步:设置锁定时间,使用默认值即可。
为什么要设置锁定时间,我的认为,因为锁相环(PLL)想要初始时钟(24MHz)在瞬间完成倍频到1G是不可能的,它需要低频率在PLL里面回环转,一次次频率的升高来达到1G这样子的话就是是需要时间的,所以等一会儿,好了就可以了,在文档(3.7.2 PLL CONTROL REGISTERS)上面是说当输入的频率频率改变或者分频的值改变是得锁定时间。锁定时间的长短基于PLL的源时钟,用PLL_LOCK这一个寄存器去设置,
ldrr1,=0x0000FFFF
strr1,[r0, #APLL_LOCK_OFFSET]
str r1, [r0, #MPLL_LOCK_OFFSET]
为什么写入0x0000FFFF
这个寄存器只有低十六位可以用,大值就是0x0000FFFF,值设置越大,锁定的时间就越就久。默认值是0x00000FFF,设置这一个大值也没事,也就是隔久一点而已。时间超过刚好值的话那时候已经是好了。
有两个寄存器,就是锁好两个APLL和MPLL两个倍频器。就是这样。
第三步:设置分频
设置分频系统,由它决定给左边的分多少倍从而得到右边的频率,说得清楚一些就是左边的频率除以一个分频器可以接受的值,然后得到的值输出到右边。我们要做的就是设置分频系数,说清楚些就是设置那一个除数。设置的寄存器是CLK_DIV
如何设置呢?
视频上面用说的方式给清楚地说出了如何去设置,在代码中那个值是什么意思了。
直接用代码中的设置值来分析:
ldr r2, =0x14131440
给r2所指代的寄存器写入0x14131440,从文档的3.7.4.1 Clock Divider Control Register这一部分看。所写入的数据的第一个1,是30:28位的,在关于这一个寄存器的设置描述栏中写的是公式PCLK_PSYS = HCLK_PSYS / (PCLK_PSYS_RATIO + 1),我们写的1,那就相当于给PCLK_PSYS_RATIO的值赋了一个1,这样子的话下面的除数就是2.因为1+1等于2,PCLK_PSYS和HCLK_PSYS要从文档上面3.4 CLOCK GENERATION的那个3.3图中找,可以找到在右下角的PSYS域中的HCLK_PSYS和PCLK_PSYS,描述栏的公式意思是PCLK_PSYS的时钟频率是通过HCLK_PSYS的频率除以2得到的。
代码的理解:
ldr r1, [r0, #CLK_DIV0_OFFSET]
ldrr2, =CLK_DIV0_MASK
bicr1, r1, r2
ldrr2, =0x14131440
orrr1, r1, r2
strr1, [r0, #CLK_DIV0_OFFSET]
//忽然发现我理解不了,方法是往哪个寄存器写东西?为什么往那里写,为什么写//0x14131440?(漫长)
第四步:设置PLL
这个地方也是要学会看文档。(可见有会看文档的功力也是很重要的)
讲的是APLL和MPLL,这两个PLL我们可以在文档的361页可以看到图。
要对它做什么?
对他设置合适的参数,然后lock,然后等待输出。
怎么设置参数:
找文档,现在设置的是APLL,找啊找,在文档的372,上面有个APLL_CON0,看这一页的寄存器位的介绍,首先要看一个公式:
FOUT = MDIV X FIN / (PDIV × 2^(SDIV-1))
这个公式是与寄存位的介绍配合起来看的,想知道在公式上面的变量怎么设置看寄存器位的介绍表中的MDIV[25:16]、PDIV[13:8]、SDIV[2:0]这几位。这几个很重要。
公式中的MDIV值就是设置寄存器中的25:26位的值,FIN的值是左边的频率进PLL的值,比如在文档上面“3.4 CLOCK GENERATION”部分的那个图中看左上角的APLL地方的左边写着有PLL这就是FIN。FOUT同理可以理解。PDIV就是我们设置的PDIV(所在寄存器的位是13:8)的值,SDIV是就是设置的SDIV所在寄存器的位是(2:0)的值。
例:在文档中给定的初始值是:MDIV是0xc8(对应的10进制是200),PDIV是0x3(对应的10进制是3),SDIV是0x1(对应的10进制是1),对于APLL的话FIN是24MHz把这些值代入上式得FOUT=24*200/3*2^0=1600,这是文档上面一个想不到的东西,因为我们要设置的是1GHz,但是按照这一个初值来设置的话就变成了1.6GHz了。在程序中的数值与上述的数值不一样的是MDIV的值,这个值应该设置成0x7d(对应的10进制是125)。关于这些经典值可以到文档的357页的3.3.1RECOMMENDED PLL PMS VALUE FOR APLL可以得到三星给的推荐值。
但是在程序中计算FOUT的值有点让人眼前一新(自己没有碰到过的,在朱老师的C高级里面有讲位运算):
#define set_pll(mdiv, pdiv, sdiv)(1<<31 | mdiv<<16 | pdiv<<8 | sdiv)
#define APLL_VALset_pll(APLL_MDIV,APLL_PDIV,APLL_SDIV)
#define MPLL_VALset_pll(MPLL_MDIV,MPLL_PDIV,MPLL_SDIV)
下面要讲的是MPLL:
MPLL的设置方法与APLL是一样的,只是公式不一样而已。
第五步:设置各种时钟开关,使用PLL
从代码来看:
ldrr1, [r0, #CLK_SRC0_OFFSET]
ldrr2, =0x10001111
orrr1, r1, r2
strr1, [r0, #CLK_SRC0_OFFSET]
这里要理解的是0x10001111的问题,在CLK_SRC0寄存器中写入这一个值,为什么要写入这一个值。
这里又要配合着文档上面的《3.7.3.1 Clock Source Control Registers》这一部分来查看开了使用了哪一个东西,之后去配合《3.4 CLOCK GENERATION》这一部分的图后,结合之前学过的xPLL与DIV的使用原理,可以算出在CLK_SRC0之后,频率经过什么样的路径,最后到达使用的部件的频率是多少。
刚刚才入ARM裸机这水,还不深,其中肯定会有疏忽和错误,如果看了这篇笔记发现了错误,请指出,谢谢。
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