简简单单学TI 多核DSP（2）：TMS320C6678的时钟配置

做MCU及其他DSP的设计时，可能大家觉得时钟的设计其实是很简单的。没错，比如现在很热门的ARM系列的MCU，设计时没人单独提出来过什么时钟设计。为什么在提到TMS320C6678的时候要特别的提出时钟设计呢？

说实话，要想用好C6678，尤其是在多任务图像通信的场合，还真的得仔细研究其时钟系统。在这里，我将按照我个人在工作中的理解来写C6678的时钟系统。所以看起来会工程味道重一些，没有学术的味道。

C6678的时钟系统架构，设计得非常人性化，使用也比较方便。其系统架构如下图：



从架构图中可以清晰的看出，要理解C6678的时钟配置，就需要弄清楚图中各相关模块及其配置。尤其是对于多核配置，就显得更加重要了，后面将会告诉大家如何进行 配置。


C6678的时钟架构是由PLL来控制，所以需要首先理解PLL以及PLL控制器。
外部输入的时钟信号，经过PLL后输出时钟信号PLLOUT。
PLL控制器是用户软件可编程的，所以为系统提供灵活多变的时钟信号，在系统架构图中表示为PLLDIV1到PLLDIV16.另外PLL控制器不仅仅只是对PLLOUT进行软件可编程的分频或者倍频等操作，同时包含有PLLM和SECCTL控制寄存器，驱动PLLM，OUTPUT DIVIDE以及BYPASS。
整个C6678的时钟系统统一由PLL控制器来进行调度，经过PLL控制器后分配到8个C66X内核以及系统中的各个外设以及芯片内的各相关模块。

下面就给大家详细介绍PLL控制器的可编程指令的一些应用。PLL控制器中应用得比较多的几个概念，主要是分频（PLLD），倍频（PLLM）和无效（DISABLE）。

• 分频：就是将PLLOUT的频率分别除以（1到256可编程）得到得频率。
• 倍频：与分频相反，是乘以可编程系数。
• 无效：其实就是停止时钟得输出。

尽管说是可编程的，但是需要特别注意，有些时钟不是可以任意编程，必须遵循一定的规则。上图中已经标明。其中PLLDIV2，PLLDIV5,PLLDIV8各自的输出分频数分别为X、Y、Z。这是可以编程的，其余的就只能选定指定的数字。下面分别列出来：

• PLLDIV1àSYSCLK1: 是全速时钟，专供COREPACK使用；
• PLLDIV2àSYSCLK2: 可软件编程，其中X为1-32.但是必须确保时钟不能超过350M。
• PLLDIV3àSYSCLK3: 是½速率时钟，驱动MSMC、Hyperlink、CPU /2 SCR、DDR EMIF、CPU/2 EDMA；
• PLLDIV4àSYSCLK4: 驱动switch fabrics 和快速外设，例如Debug_SS和ETBs的1/3速率时钟；
• PLLDIV5àSYSCLK5：仅供给system trace的1/y时钟(默认1/5)，可编程输出时钟32~210MHz；
• PLLDIV6àSYSCLK6： 1/64速率时钟，驱动DDR3 EMIF的PVT缓存模块；
• PLLDIV7àSYSCLK7： 提供给慢速外设的1/6速率时钟 ，同时，1/6时钟还提供给SYSCLKOUT作为测试管脚使用；
• PLLDIV8àSYSCLK8： 可编程慢速系统时钟，Z的取值范围为24~80；
• PLLDIV9àSYSCLK9： ½速率时钟，驱动SmartReflex；
• PLLDIV10àSYSCLK10： 1/3速率时钟，驱动SRIO；
• PLLDIV11àSYSCLK11： 1/6速率时钟，驱动PSC。

参考TMS320C6678数据手册中的介绍，我分别介绍配置main PLL的几个关键寄存器
分频系数：上述PLL控制器的若干输出频率是可编程的，此时钟分频系数由寄存器PLLDIV2，PLLDIV5，PLLDIV8配置。
倍频系数： PLLM寄存器控制PLL控制器的倍频值。
PLL控制寄存器(PLLCTL)和二级PLL控制器(SECCTL)复位后，PLLCTL中的PLL使能位PLLEN可被修改，但是对PLL的功能没有影响，除非先将PLLENSRC控制位清零；非使能PLLEN后PLL进入旁路模式，此时可以对PLL进行配置，配置结束后PLLEN置位，PLL按照配置后的模式工作；SECCTL中的OUTPUT DIVIDE位给出PLL的次分频系数(1或2)。  对于系统的MAIN PLL的详细配置流程，请参考TI官方的文档www.ti.com/lit/ug/sprugv2f/sprugv2f.pdf中的3.1：




寄存器RSTYPE、RSTCTL及RSTCFG、RSISO给出了PLL复位控制逻辑配置单元。

全面理解时钟系统，还需要与BOOT相关联。需要掌握C6678的BOOT相关的配置等等。也就是说，PLL的初始配置与BOOT相关。

下表是从C6678的数据手册里面摘录下来的，便于理解前面说的那句话以及理解上面列出的PLLD和PLLM：


PLL在BOOT模式下被置于PLL的状态下，PLL的初始参数是由BOOTMODE【12:10】决定。

TMS320C6678 main PLL初始化配置在TI的Demo程序中main函数调用KeyStone_main_PLL_init (10, 1)函数里的参数配置过程。

例程对应硬件的输入时钟CORECLK为100MHz；PLLM设置为10*2-1=20-1(PLLM寄存器，20倍频)；PLLD设置为1-1(MAINPLLCTN0中的PLLD字段，1分频)；OUTPUT  DIVIDE(SECCTN)设置为2-1(对应2分频)，可以计算PLL输出时钟PLLOUT=CORECLK*(PLLM+1)/(PLLD+1)/(OUTPUT DIVIDE+) = 100MHz *20 / 1/2=1GHz。

例程所对应的DSP CorePac主频(SYSCLK1)为1GHz；相应外设控制器时钟SYSCLK2~11是在此基础上的分频。

上述寄存器设置参看TMS320C6678数据手册及用户手册.


下面给大家讲解的是DDR3的时钟配置：

DDR3 PLL为DDR3 存储控制器提供接口时钟；C6678上电复位后正常工作前需要为DDR3 PLL编程配置有效的时钟频率。DDR3 PLL的框图：



该PLL输入时钟DDRCLK为外部输入差分时钟; 输出时钟PLLOUT驱动DDR3接口，控制DDR3的数据读写速率。

DDR3 PLL配置不需要专用PLL 控制器，只需位于 BootCfg模块中的DDR3PLLCTN0和DDR3PLLCTN1，参考TMS320C6678数据手册7.7 DDR3PLL部分的说明。在对该寄存器写入配置前，需要先解锁(un-locking)KICK0/KICK1寄存器；同样修改配置寄存器后，需要锁定(locking)KICK0/KICK1寄存器。

DDR3 PLL配置寄存器各参数描述参考TMS320C6678数据手册；寄存器与Main PLL配置寄存器PLLCTN和SECCTN相似。

DDR3 PLL初始化流程如下：
 

• 写DDRP3LLCTN1寄存器ENSAT=1；
• 写DDRP3LLCTN0寄存器BYPASS=1，设置PLL工作于旁路模式；
• 写DDRP3LLCTN1寄存器PLLRST=1，PLL被置位；
• 在DDRP3LLCTN0寄存器中的PLLD和PLLM写入分频和倍频值；
• 写DDR3PLLCTN0寄存器BWADJ[7:0]=(（PLLM+1)>>1）+1；
• 等待至少5us;
• 写DDR3PLLCTN1寄存器PLLRST=0，PLL复位；
• 等待至少500*REFCLK*(PLLD+1);
• 写DDR3PLLCTN0寄存器BYPASS=0，设置PLL工作于PLL模式；

到此为止，完成了对DDR3工作时钟频率的初始化，下一篇将会接着给大家讲解DDR3的时钟如何继续进行配置直到 正常运行。