【经验】如何配置EFM32 低功耗32位单片机的时钟系统?

2018-07-22 世强
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SILICON LABS EFM32系列32位单片机,以超低功耗著称,被广泛应用在可穿戴、气表、水表等需要电池供电的低功耗产品中。其时钟系统对于EFM32单片机来说,有如其心脏,它的正确、可靠运行,直接影响单片机系统运行的速度及稳定性,更重要的,它的配置还对单片机功耗影响很大。


那么,该如何配置时钟系统呢?本文将带你详细了解。

 

一、时钟系统是什么?

在会配置EFM32时钟之前,首先要了解EFM32时钟系统。


1、 时钟系统结构:

如下图1所示,是以EFM32HG系列为例的EFM32单片机时钟系统结构框图,从左到右,大概分为时钟源、时钟分支、时钟使用者三类。

图1  EFM32时钟结构框图(以EFM32HG为例)


 

图2  EFM32时钟系统抽象图

 

2、时钟源

对于EFM32单片机来说,时钟源一般包含7类,详细解释如下;

1、 HFRCO:         【1-28 MHz】,High Frequency RC Oscillator (HG及ZG系列,此最大值为21MHz);

2、 HFXO:             【4-32 MHz】,High Frequency Crystal Oscillator;

3、 LFRCO:            【32.768 kHz】,Low Frequency RC Oscillator;

4、 LFXO:            【32.768 kHz】,Low Frequency Crystal Oscillator;

5、 USHFRCO:    【48/24 MHz】,Universal Serial High Frequency RC Oscillator  (HG only);

6、 AUXCLK :      【14 MHz】,RC Oscillator,used for flash programming and SWO debug

7、 ULFRCO :     【1 kHz】a RC Oscillator, as clock source only for the Watchdog Timer (WDOG) only

 

3、时钟分支

在EFM32系统中,“时钟使用者”众多,能使用相同时钟源的,则被归为同一时钟分支(branch)。以EFM32HG系列单片机为例,时钟分支包含如下:

1)  USB:专门给USB使用

2)  HFCLK:专门给高速外设及高速内核使用;

3)  LFA:低速外设A系列;

4)  LFB:低速外设B系列;

5)  WDOG:看门狗

6)  SW:给调试接口用的;

7)   FLASH:给FLASH编程使用;

 

4、时钟使用单元

最终使用时钟的,是时钟使用者,比如GPIO, ADC, DAC, Timer,MSC等。对于即将配置或使用的外设,首先需要配置它的时钟系统,只有当该外设时钟配置好了,才可以对它操作。而对于不使用的外设,为节约功耗,也可以将它的时钟关掉。

 

二、配置时钟系统的方法。

以上介绍EFM32单片机的时钟结构,接下来将介绍操作,即如何配置时钟系统。

1、 开启时钟源:

即使能振荡器源,可以使用silicon labs提供的库函数:

CMU_OscillatorEnable (CMU_Osc_TypeDef osc, bool enable, bool wait);

 

2、 为时钟分支选择时钟源:

对于每个时钟分支,可以使用多个时钟,但每次,只能使用其中一个,可以使用silicon labs提供的库函数操作:

CMU_ClockSelectSet (CMU_Clock_TypeDef clock, CMU_Select_TypeDef ref);

 

另,需要说明的是,复位后,HF分支由HFRCO以14 MHz计时,两个低频分支都选择LFRCO作为时钟源。 LFRCO在复位时禁用,因此需要在使用低频外设之前启用它。


3、 设置时钟分频:;

由图2 可以看出,从时钟源到被“时钟使用者”使用,可被两次分频,而此处分频系数是可以设的,具体设置办法,可以使用silicon labs提供的库函数操作:

CMU_ClockDivSet (CMU_Clock_TypeDef clock, CMU_ClkDiv_TypeDef div);

 

另,对于HFRCO,它有band选择设置,最高频率band为28MHz(EFM32HG及ZG系列,最高频率是21MHz),设为不同band,可以得到不同的频率,效果类似分频,它可以使用silicon labs提供的库函数操作:

CMU_HFRCOBandSet (CMU_HFRCOBand_TypeDef band);

需要指出的是,该函数,不仅选择了band,而且,还设置了该band下,正确的HFRCO校准值。

 

 

三、时钟频率验证

当时钟配置好后,如果想确认时钟的真是频率,可通过将时钟分配到管脚上输出,并通过示波器测试。具体操作方法,通过参考下文操作。

https://www.sekorm.com/news/20024773.html

《在调试或开发EFM32单片机系统时,如何将EFM32时钟分配到管脚上输出?》

 

时钟系统,直接决定了单片机运行的速度及可靠性,而且,对于SiliconLabs 低功耗32位单片机EFM32来说,更重要的,它对功耗影响也非常大。通过上述阅读,读者不仅可以了解EFM32时钟系统的结构,还能掌握具体配置及时钟频率验证的方法。


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  • 用户_9686 Lv8 2019-06-09
    丰富的时钟功能,给低功耗设计带来了方便!
  • 用户43545295 Lv3. 高级工程师 2018-12-31
    学习了,世强专业的!
  • 用户31714282 Lv4. 资深工程师 2018-10-20
    厉害了
  • pandy Lv4. 资深工程师 2018-07-26
    不错,学习中
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