2.11. Система тактирования
Конфигурируемая система на кристалле Е5 снабжена мощными и гибкими ресурсами синхронизации. Системная шина обеспечивает тактовыми сигналами большинство устройств Е5, а 6 глобальных буферов предоставляют дополнительные тактовые сигналы для логической матрицы.
Система тактирования с возможностью выбора источника (BCLK)
Система тактирования, BCLK, вырабатывает тактовые сигналы для микроконтроллера 8051, его ресурсов и КСМ, а также для логической матрицы и портов ввода-вывода.
Существуют три потенциально-определяемых пользователем источника тактовых сигналов:
Внутренний осциллятор, частота тактирования которого составляет от 5 МГц до 20 МГц, представлен на рис.41. Частота зависит от температуры, напряжения и процессов, протекающих в системе. Генератор может быть выключен в процессе режима Power Down (энергосберегающий режим), через установку бита OSC (PWDSEL.3).
Внутренний генератор, стабилизированный внешним кварцевым резонатором, подключен между выводами BCLK/XTAL и XTAL/OUT, представлен на рис.42. Поддерживает работу на частоте 32 кГц и обеспечивает диапазон частот от 2 МГц до 40 МГц. Кристалл и внешняя цепь генерируют желаемую частоту, как показано в таблице 29. Внутренний генератор поддерживает работу и с керамическими резонаторами. Выход r кварцевому резонатору может быть отключен в энергосберегающем режиме, если установить бит XTAL (PWDSEL.4). Кристалл требуется на частотах свыше 24 МГц, чтобы было возможным оперировать в третьем обертоне. Кристалл фундаментально оперирует на более низких частотах. Внутренний резистор обратной связи может быть активизирован через программную среду FastChip.
Предоставляемый пользователем логический сигнал определяет действующую тактовую частоту системы через вход XTAL. Вывод XTALOUT должен оставаться не неподключенным, как показано на рис. 43.
рис. 41. Внутренний осциллятор
рис.42. Внутренний генератор, стабилизированный внешним кварцевым резонатором
Значения внешних компонентов внутреннего генератора Таблица 29
|
Диапазон частоты |
Внешний резистор (R1) |
Внешние конденсаторы (С1 и С2) |
|
32КГц |
10МОм |
10пФ |
|
2МГц – 24МГц |
1МОм |
10пФ |
|
24МГц – 40МГц |
4,7КОм |
10пФ |
С момента включения питания система на кристалле Е5 использует внутренний генератор, который является источником тактовых сигналов в процессе конфигурации. Но перед тем, как микроконтроллер приступит к выполнению программы, система переключается к другому источнику, определяемому пользователем. В большинстве случаев таким источником является кристалл кварцевого резонатора, подключенный ко входу XTAL.
рис. 43. Ввод тактовых сигналов из внешней системы.
Для выбранного генератора в системе формируются две копии тактовых сигналов. Тактовый сигнал BCLK распределяется между всеми ресурсами системы, подключенными к системной шине, включая микроконтроллер, контроллер прямого доступа к памяти, адресные координаторы, программируемые системные дешифраторы и т.д. Тактовый сигнал CSL_BCLK распространяется в логической матрице и дополнительно подводится к программным модулям, реализованным в ней, а также к портам ввода-вывода.
Обычно, источник тактовых сигналов выбирается в процессе проектирования и не изменяется программным обеспечением. Но в случае, когда кварцевый резонатор окажется в отключенном состоянии (в энергосберегающем режиме Power-Down), пользовательский код может понадобиться, чтобы изменить источник тактовых сигналов.
Регистр выбора источника тактовых сигналов
Мнемоника: MISCАдрес:FE81H
Биты MISC.7-2 зарезервированы и при считывании возвращают значение ноль.
Бит SCPU_ENA. Если установлен, выведет микроконтроллер из вынужденного состояния сброса, когда вывод SLAVE- будет подключен к уровню логического нуля. Используется только в режиме SLAVE.
Бит BCLKSEL. Если установлен, то предполагает в качестве источника тактовых сигналов внешний кварцевый резонатор или другой внешний источник сигнала, подведенный ко входу XTAL. Когда бит BCLKSEL очищен, то система будет синхронизироваться внутренним генератором. Когда вывод SLAVE подключен к уровню логического нуля, то бит BCLKSEL устанавливается принудительно.
6 глобальных сигналов GBUF
В дополнение к системе тактирования в распоряжении логической матрицы представлены 6 глобальных сигналов GBUF {5:0}, которые буферизированы и обеспечивают высокоскоростные дорожки асимметричного распределения для дополнительных тактов или сигналы с высоким разветвлением на выходе.
Прекращение тактовых и глобальных сигналов тактирования
Система тактирования и шесть глобальных буферов могут быть произвольно остановлены в течение энергосберегающего режима и в процессе отладки.
В случае выполнения условия останова, перед тем как прекратится сигнал тактирования BCLK, микроконтроллер завершит текущие операции, а глобальные буферы примут одну из функций, которые предварительно были определены в процессе проектирования:
активное управление глобальным буфером независимо от события останова;
управление последним сохраненным состоянием глобального буфера;
буфер на выходе будет выдавать значение логического нуля.