嵌入式时钟系统结构

【摘要】

时钟是嵌入式系统的脉搏,处理器内核在时钟驱动下完成指令执行,状态变换等动作.外设部件在时钟的驱动下完成各种工作,比如串口数据的发送、A/D转换、定时器计数等等。因此时钟对于计算机系统是至关重要的，通畅时钟系统出现问题也是致命的，比如振荡器不起振、振荡不稳、停振等。由于从事波分软件开发的工作，对于硬件知识并不是很了解，而时钟系统在嵌入式设计占有很重要的作用。因此，通过ARM中常用的LPC2000系列的时钟系统结构为例，来对嵌入式时钟系统中常见概念和器件进行学习总结。

本文主要描述典型的嵌入式系统设计中的时钟系统结构以及时钟系统常用的器件功能和原理介绍，以及如何通过PLL的结构来推导PLL各项参数的值，为日后软件开发的同事来了解时钟的结构和功能提供借鉴和帮助。

1概述

如下图1所示，ARM的时钟系统包括4部分，分为晶体振荡器、唤醒定时器、锁相环（PLL）和VPB分频器。其中晶体振荡器为系统提供基本的时钟信号（频率为Fosc）。当复位或者处理器从掉电模式唤醒时，“唤醒定时器”要对输入的时钟信号做计数延时，使芯片内部的部件有时间进行初始化。然后Fosc被PLL提高到一个符合用户需要的频率Fcclk，Fcclk用于CPU内核。因为CPU内核通常比外设部件的工作速度要快，用户可以通过设置VPB分频器，把Fcclk信号降低到一个合适的值Fpclk，该信号用于外设部件。以下是对各个部件和常见概念的介绍。

图1__ARM 系统的时钟发生系统

2晶体振荡器

晶体振荡器可以使用外部时钟源，也可以使用外接晶体和片内振荡电路产生时钟，其中使用外部时钟源时，称为“从属模式”，使用外部晶体时，称为“振荡模式”，其中在采用振