MSP430学习笔记-时钟篇

在前一篇学习笔记架构篇中，我们将整个MSP430的总体架构唠嗑了一遍，今天我们继续来聊聊MSP430的时钟。对于时钟模块，我们要了解两件事：时钟架构与时钟配置寄存器。

一、时钟架构

下面我们从MSP430系列单片机的时钟模块组成框图入手，将MSP430的时钟架构梳理一遍。

MSP430基本时钟钟模块+框架图

上图就是MSP430 基本时钟钟模块+的框架图(为什么时钟模块后还有个+我也不懂，反正手册上叫这个名字)。最左边是MSP430的时钟生成源，我们看到MSP430的时钟可以从以下地方生成：由内部低频低功耗时钟源(Internat LP/LF Oscillator)生成的VLOCLK，由外部低频时钟源1(LFXT1 Osoillator)配合XIN与XOUT上外接的晶振电路或时钟信号生成的LFXT1CLK， 由外部高速时钟源2(XT2 Osoillator)配合XT2IN与XT2OUT上外接的晶振电路或时钟信号生成的XT12CLK以及内部高速振荡器(DC Generator为核心组成的电路)生成的DCOCLK。

以上就是MSP430时钟的4大来源，值得提一下，这些时钟源并不是所有的MSP430型号都具备的，有些型号考虑到节省引脚缩小体积会省略掉外部高速时钟源。四大时钟源中，前三者：VLOCLK、LFXT1CLK、TX2CLK可在MSP430运行中通过将SR寄存器的OSCOFF位置1来手动关闭，而DCOCLK不允许在正常工作时手动关闭，其相当于MSP430的最后一道防线，用于在所有其他时钟源都失效时确保MSP430最大限度的正常工作，同时在默认情况下，DCOCLK会被设置为1.045MHZ频率作为MSP430的默认时钟。

当然啦，从图上我们可以看出，这四大时钟源并不直接给单片机的的CPU和各大外设提供时钟，而是先驱动MSP430的三大时钟信号：ACLK、MCLK、SMCLK，再由这三大信号来负责给单片机各部分提供时钟。在这三大时钟信号中，ACLK为辅助时钟信号(Auxillary Clock)，其由VLOCLK或者LFXT1CLK经过分频后得到，主要负责给各外设提供低速时钟信号(其实设置后也可以当高速时钟信号用，后面会提到)；MCLK为系统主时钟信号(Main System Clock)，其可以由四大时钟源中的任一时钟源分频后得到，主要用于给CPU与系统提供时钟信号，这也是最重要的时钟信号了；最后是SMCLK，称为系统子时钟信号，其由XT2CLK或DCOCLK分频后得到，主要负责为外设提供高速时钟。

二、时钟模块相关寄存器

下表列出了所有时钟模块相关的寄存器

时钟模块相关寄存器

当然啦，我不打算按照表格里的顺序来介绍，首先在刚开始可以不用太在意DCO控制寄存器，这个寄存器用于控制内置的DCO时钟源的振荡频率。一般除非使用没有外部时钟引脚的型号，我上电后是会切换到外置时钟源的，DCO当作外部时钟源失效后的备用时钟源。所以我想先从基本时钟系统控制来介绍，这也是最常用的时钟配置寄存器。

1、 BCSCTL1寄存器

基本时钟系统控制寄存器由3个8位寄存器构成，我们先来看第一个寄存器BCSCTL1。如下为BCSCTL1寄存器各位功能说明：

BCSCTL1寄存器

第7位为XT2振荡器的禁用位，置1来禁用XT2CLK，也就是外部时钟。

第6位为LFXT1控制位，用来控制外部低速时钟的工作模式，置1可以配合外部接的高速晶振来当高速时钟用(还记得我们在之前提到的ACLK一般为低速时钟源，但也可以配置为高速时钟的事吗？只需要将LFXT1设置为高速时钟模式，然后选为ACLK时钟信号的时钟源就可以了)，置0则为低速时钟，一般配合外部32768HZ晶振用来给RTC时钟模块等低速模块提供时钟信号。

第5-4位为ACLK时钟信号的分频控制位，用于控制ACLK的分频系数，比如我当前时钟源频率为2KHZ，设分频位为01，则实际的ACLK频率为2KHZ/2=1KHZ。

第3-0位为DCO标称范围选择，用于配置DCO内置高速时钟源的频率范围，这里可以先不做深究

2、BCSCTL2寄存器

BCSCTL2寄存器为时钟系统控制寄存器里的第二个寄存器，主要用于配置MCLK与SMCLK。

BCSCTL2寄存器

图片里已经说的很清楚了，其实没什么好补充的，第0位一般不用手动去设置它，保持默认即可。

3、BCSCTL3寄存器

BCSCTL3为时钟系统控制寄存器里的最后一个8位寄存器。

BCSCTL3寄存器

7-6位、5-4位分别用于选择XT2CLK以及LFXT1CLK的频率范围，设置的频率范围一定要与实际频率相符合，否则芯片工作可能会不正常。这里着重提一下LFXT1Sx，当BCSCLT1中的XTS位设为0(LFXT1振荡器工作在低频)时，LFXT1Sx用于设置低频时钟源；当XTS位设置为1(LFXT1振荡器工作于高频)时，LFXT1Sx用于设置高频的频率范围。

3-2位一般不用去动它，而第1位和第0位需要关注一下，它们分别叫XT2OF与XT1OF，当XT2或LFXT2上的外部时钟出现问题时，对应的位会被置1以用于阻止不正常的时钟源为单片机提供时钟信号，可以查询这两位得知外部时钟是否正常工作。

4、中断使能寄存器与中断标志寄存器相关位

在中断使能寄存器(IE)的第1位为OFIE位，该位为振荡器故障中断使能. 置1该位可以使能 OFIFG 中断。在中断标志寄存器(IFLG)中的第1位为OFIFG位，称为振荡器故障中断标志，在OFIE位使能的情况下，若发生振荡器故障，该位会被置1以触发相应中断，应在中断服务程序中手动复位OFIFG位为0。

5、DCO控制寄存器

简单提一下DCO控制寄存器。这个寄存器主要用于配置内部的高速DCO时钟源，寄存器的第7-5位为DCOx位，用于选择RSELx 设置的频率范围中的八个离散 DCO 频率中的一个作为DCO频率。第4-0位为MODx位，用于微调DCOCLK的频率，一般用不上，保持默认就行。

三、时钟配置的顺序

1)使能要用的振荡器并选择振荡器的工作模式；

2)清除中断标志寄存器(IFLG)中的OFIFG位；

3)延时50us；

4)检查OFIFG位是否为0，如果为0到第5步，否则返回第2步(说明配置的时钟源有问题)；

5)将设置好的时钟源分配给各系统时钟信号(ACLK、MCLK、SMCLK)；

下面附上一段时钟配置的示例代码，当时钟配置成功，连接在P1.1脚上的LED将会亮起：

#include

/**

 * main.c

 */

int main(void)

{

    int i;

    WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD; // stop watchdog timer

    P1DIR |= 0x01;            // Set P1.0 to output direction

    P1OUT &= ~0x01;           //set the P1.1 to 0

    BCSCTL1 &= ~XTS;          //set LFXT1 work mode to 0

    BCSCTL3 |= LFXT1S1;       //set VLOCLK as the low freq clock source

    BCSCTL3 &= ~LFXT1S0;

    do

    {                   //chk the OFIFG when use extern clock source

        IFG1 &= ~OFIFG; //clear OFIFG

        for (i = 0xff; i > 0; i--)

            ;               //delay

    } while (IFG1 & OFIFG); // is the OFIFG clear?

    BCSCTL2 |= SELM_3;      //select VLOCLK as the clock source for MCLK

    P1DIR |= 0x01;          // Set P1.0 to output direction

    P1OUT |= 0x01;          //set the P1.1 to 1

    return 0;

}