msp430入门学习15--时钟

MSP430的时钟系统本来是单片机的重点，但是现存的教材中，很少有专门的章节讨论的，大多只是对官方文档的翻译，因此做此文。

一、单片机的时钟我把它分为三个层次，硬件底层，应用抽象层，应用层，分别说明：

　　硬件底层：　　1、LFXT1，也就是低频时钟电路

　　　　　　　　　2、XT2，也就是高频时钟电路

　　　　　　　　   3、DCO振荡器，也就是单片机内部的RC振荡器

　　为什么这么设置：0、ti的msp430单片机为了尽可能减小用户使用的难度，降低电路设计的难度，自带了震荡电路便于使用，也就是说无需像51单片机那样最小系统中必须要一个晶振，简化为最小系统只要有供电就基本开始开始干活了；

　　1、DCO作为RC振荡器，主要通过对RSELx的配置实现频段的选择，而后通过DCOx实现频率的粗调，通过MODx的混频实现振荡频率的细调，通过DCOR实现配置电阻的内外选择，

　　2、DCO振荡器却不够精确，但是有比没有强很多的，主要就是在单片机工作中外接的时钟电路出了问题，可以及时用内部的振荡器电路，相当于对时钟电路做了个备份，单路更可靠；

　　3、为了解决DCO不够精确的问题，就允许用户外接时钟，引入了XT1震荡电路可以在800k~8MHz间的晶振，

　　　　1）为了监测外接晶振有问题，设置了中断标志：OFIFG位，当外接晶振有问题时，及时启用DCO；

　　　　2）为了省电设置了SCG0位，置位时，允许用户关闭DCO；

　　　　3）为了更进一步省电，设置了SCG1位，置位时，允许用户关闭CPU，这样当只用外设时，允许用户关闭CPU

　　　　4）为了进一步省电，将外设分为高速和低速外设，低速外设的晶振可以设置为32.768KHz，因此XT1可以在低频模式下，为了区分高频和低频的时钟晶振，将XT1标明为LFXT1，可以通过设置XTS为设置LFXT1工作在高频模式下

　　　　5）后来引入了XT2振荡电路，自然要加上2了，因为在原来XT1的基础上加的，只不过我们现在都习惯将XT1称为LFXT1，XT2主要用于高频晶振，XT2OFF置位时，不使用XT2振荡器；复位时才打开XT2振荡器　　

　　应用抽象层：LFXT1CLK、SMCLK和MCLK

　　4、LFXT1相关的寄存器位：

　　　　1）OSCOFF置位时，关闭LFXT1时钟电路

　　　　2）XTS置位时，LFXT1在高频模式，XTS复位时，LFXT1在低频模式

　　　　3）DIVAx有两位，

　　　　　　　　00时　　分频系数为1，

　　　　　　　　01时　　分频系数为2

　　　　　　　　10时　　分频系数为4

　　　　　　　　11时　　分频系数为8

　　5、SMCLK相关的寄存器位：

　　　　1）SELS选择SMCLK的时钟源，

　　　　SELS置位时，SMCLK选择的时钟源为外接振荡器，

　　　　　　当XT2振荡器存在时优先用XT2振荡器；　　

　　　　　　当XT2振荡器不存在时，就用LFXT1振荡器；

　　　　SELS复位时，SMCLK选择的时钟源为DCO振荡器

　　　　2）DIVSx有两位，配置SMCLK的分频系数　　　　　　　　

　　　　　　　　00时　　分频系数为1，

　　　　　　　　01时　　分频系数为2

　　　　　　　　10时　　分频系数为4

　　　　　　　　11时　　分频系数为8　

　　5、MCLK相关的寄存器位：

　　　　1）SELMx有两位，选择MCLK的时钟源

　　　　　　　　00时　　选择DCO振荡器为时钟源，

　　　　　　　　01时　　选择DCO振荡器为时钟源，

　　　　　　　　10时　　选择XT2振荡器，如果XT2振荡器不在时，选择LFXT1振荡器为时钟源，

　　　　　　　　11时　　选择LFXT1振荡器为时钟源，

　　　　2）DIVMx有两位，配置MCLK的分频系数　　　　　　　　

　　　　　　　　00时　　分频系数为1，

　　　　　　　　01时　　分频系数为2

　　　　　　　　10时　　分频系数为4

　　　　　　　　11时　　分频系数为8

　　　6、DCO相关的寄存器位：

　　　　　　　　　　　　　　　图一 振荡频率示意图

　　　　　　　1）RSELx有三位，选择DCO振荡器的输出频段

　　　　　　　　000时　　如图一所示的RSEL=0的频段，

　　　　　　　　001时　　如图一所示的RSEL=1的频段，

　　　　　　　　010时　　如图一所示的RSEL=2的频段，

　　　　　　　　011时　　如图一所示的RSEL=3的频段，

　　　　　　　　100时　　如图一所示的RSEL=4的频段，

　　　　　　　　101时　　如图一所示的RSEL=5的频段，

　　　　　　　　110时　　如图一所示的RSEL=6的频段，

　　　　　　　　111时　　如图一所示的RSEL=7的频段，

　　　　　　2）DCOx有三位，细分DCO的频率点　　　　　　　　

　　　　　　　　000时　　如图一所示的DCO=0的频段，

　　　　　　　　001时　　如图一所示的DCO=1的频段，

　　　　　　　　010时　　如图一所示的DCO=2的频段，

　　　　　　　　011时　　如图一所示的DCO=3的频段，

　　　　　　　　100时　　如图一所示的DCO=4的频段，

　　　　　　　　101时　　如图一所示的DCO=5的频段，

　　　　　　　　110时　　如图一所示的DCO=6的频段，

　　　　　　　　111时　　如图一所示的DCO=7的频段，

　　　　　　3）MODx有五位，进一步配置混频系数，公式为：
　　　　　　　　t = （32 - MODx）*  tDCO  + MODx  *  tDCO+1

　　　　　　　　公式说明：t表示混频后振荡信号的周期；

　　　　　　　　　　　　　MODx就是MODx五位寄存器中对应的10进制数值；

　　　　　　　　　　　　   tDCO就是混频中的低频信号的周期；

　　　　　　　　　　　　   tDCO+1就是混频中的高频信号的周期；

 1 #include

 2 

 3 int main(void)

 4 {

 5     WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;                   //关闭看门狗

 6     //DCOCTL |= MOD4 + DCO1 + DCO0;             //设置混频系数为16 fDCO=810Kzh，860KHz，890KHz

 7     BCSCTL1 |= RSEL2;                           //设置频段为RSEL=4

 8     DCOCTL |= MOD4;                             //设置混频系统为16

 9     DCOCTL |= DCO1 + DCO0;                      //设置DCO的频率点为3  fDCO=816.32kHz

10     //DCOCTL |= DCO2;                           //设置DCO的频率点为4  fDCO=1.24MHz

11     

12     P5DIR |= 0x70;                              //打开时钟输出接口，选择为输出

13     P5SEL |= 0x70;                              //打开时钟输出接口，选择为第二功能

14 

15         while (1)

16         {

17         }

18 }

例如在上述代码：

当没有混频时，将第8行注释，DCOx=3, RSELx=4时，DCO的频率fDCO=816.32kHz

当没有混频时，将第8行注释，第9行用第10行代替，DCOx=4, RSELx=4时，DCO的频率fDCO=1.24MHz

当有混频时，DCOx=3, RSELx=4时，DCO的混频后的频率fDCO=810kHz、860kHz、890kHz等，可见的确混频了。

MODx=16， 

3）DCOR配置DCO是否使用外置电阻，置位时使用外部电阻，复位时使用内部电阻，使用外部电阻时可以提高振荡器的输出频率，减少DCO振荡器受温度影响的情况，但是不能超过振荡器的振荡频率的最大值。

msp430的时钟设置说明：

 1 #include

 2 

 3 int main(void)

 4 {

 5     WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;                 //停止看门狗

 6 

 7     BCSCTL1 &= ~XT2OFF;                       //开启XT2高频振荡器

 8     unsigned char i;

 9 //    do{

10 //        IFG1 &= ~OFIFG;

11 //        for (i = 0; i < 0xFF; i++)

12 //        {

13 //            ;

14 //        }

15 //    }while ((IFG1 & OFIFG) != 0);

16     while ((IFG1 & OFIFG) != 0)               //从87-94行代码和80-86行代码是一样的，主要是个人更喜欢while的逻辑

17     {               18         IFG1 &= ~OFIFG;                       //清除XT2振荡错误标志

19         for (i = 0; i < 0xFF; i++)

20         {

21             ;                                 //延时一段时间

22         }

23     }

24     IFG1 &= ~OFIFG;                           //经过长时间等待，当晶振起振成功后，再次清除振荡错误标志

25 

26     BCSCTL2 |= SELM1;

27     BCSCTL2 |= DIVM0 + DIVM1;

28     P5DIR |= 0x70;                            //打开时钟输出接口，选择为输出

29     P5SEL |= 0x70;                            //打开时钟输出接口，选择为第二功能

30 

31     while (1)

32     {

33     }

34 }

程序非常简单，说明如下：

一、设置ACLK，没有代码，主要使用寄存器相应位的默认值：

　　XTS=0，使用LFXT1的低频模式，DIVAx=0，不分频，因此ACLK的波形为：fACKL=32KHz

二、设置SMCLK，没有代码，主要使用寄存器相应位的默认值：

　　SELS=0,默认时钟源为DCO振荡器

　　DIVx=0默认不分频

　　在PUC或POR后，

　　　　RSELx=4，选择频段为4

　　　　DCOx=3,选择频率点为3

　　　　MODx=0，默认不混频，也就是用低频

　　　　DCOR=0，默认使用内部电阻，因此fDCO=810KHz

三、设置MCLK，使用时钟源为XT2高频时钟，主要使用寄存器相应位为：

　　XT2OFF=0,打开XT2振荡器

　　SELMx=2，选择XT2时钟源，将时钟源由DCO切换到外部晶振时，必须确定清除了振荡错误标志位，具体就是必须使用9~15行货16~23行的代码，最后加上第24行的代码，进行再次清除振荡器振荡错误标记；

　　DIVMx=3，将MCLK8分频

　　在PUC或POR后，

　　　　RSELx=4，选择频段为4

　　　　DCOx=3,选择频率点为3

　　　　MODx=0，默认不混频，也就是用低频

　　　　SELMx=0，选择时钟源为DCO振荡器，或者OFIFG--振荡错误标志存在时也选择为DCO振荡器

　　　　DIVMx=0，MCLK不分频

　　好了，终于写完了。