英飞凌XC2336B 单片机外部与内部时钟源的切换——基于DAVE2.1 平台

胡瑞忠

(山西省电子工业科学研究所，山西 太原 030006)

DAVE——数字应用工程师，出自Infineon 科技。它能帮我们准确而快速地进行基于Infineon8 位、16 位或32 位单片机的嵌入式系统设计。由于Infineon 的嵌入式控制器的寄存器的数量非常大，大约有一千多个。所以对大量寄存器的初始化是一件相当棘手的事，而有了DAVE 的平台就能很轻松地完成这些事情。同时DAVE 还可完成单片机的其它初始化工作，与Keil 或、Tasking 等编译软件实现链接，轻松完成嵌入式系统的软件开发工作［1］。

XC2336B 是Infineon 的16 位微控制器XC2000 家族中的一员，它将功能和性能都得到扩展的C166SV2 内核、功能强大的片上外设子系统和各种片上存储器进行了完美结合。执行速度更快、稳定性更好、操作更简单。

1 XC2336B 单片机的时钟产生

XC2336B 单片机时钟产生单元(CGU)可非常灵活的产生单片机所需的时钟。通过锁相环(PLL)，时钟产生单元(CGU)可将低频外部时钟转换为高频系统时钟，无需外部直接产生高频时钟。时钟产生单元(CGU)由时钟发生器和时钟控制单元(CCU)构成［4］。

图1 时钟产生单元的结构框图

XC2336B 单片机带有5 MHz 的内部时钟源，可以在无外部时钟信号的情况下产生系统时钟(fsys)。该内部时钟源位于锁相环(PLL)单元中，通过对该单元的合理设置，即可完成该单片机的无晶振工作。但由此产生的系统时钟(fsys)受温度影响很大，时钟的精度不高，适合在简单的应用中使用。因此，常用的产生系统时钟(fsys)的方法是，由高精度振荡器电路(OSC_HP)驱动一个外部晶振，产生的时钟信号送入锁相环(PLL)倍频后产生系统时钟(fsys)。振荡器电路包含一个反相放大器，以XTAL1 为输入、XTAL2 为输出。

在某些使用环境中，由于震动等原因，外部晶振有可能损坏。但是，在这种情况下，又不希望单片机处于死机状态，希望单片机能够发出一些报警信号，并能完成一些简单功能。那么，能否让单片机自动切换为内部时钟源工作呢?答案是肯定的。也就是要让单片机在正常状态下以高精度系统时钟运行，在外部晶振失效时以内部时钟源产生的系统时钟运行，而且这两个系统时钟的值是一样的。

要完成XC2336B 单片机外部与内部时钟源的切换，最主要的设置是对锁相环(PLL)的设置。因此我们先介绍一下XC2336B 单片机的锁相环(PLL)。

2 锁相环PLL 组成以及它的三种工作模式

1)PLL 由压控振荡器(VCO)和反馈通路组成。反馈通路上的分频器(N 分频)对VCO 频率分频，得到的结果和外部经P 分频处理的参考频率进行比较。相位检测电路根据这两个时钟信号的差值相应控制VCO 频率(fVCO)。PLL锁相检测单元监控并指示该状态。相位检测逻辑继续监控这两个时钟信号，如有需要则调整VCO 时钟。PLL 输出时钟fPLL由VCO 时钟经K2 分频产生、或由振荡器时钟经K1分频产生［3］。

2)正常模式下，参考频率fR经P 分频、N 倍频和K2 分频产生PLL 时钟［3］:

图2 PLL 正常模式框图

3)预分频模式下，参考频率fR经K1 分频产生PLL 时钟［3］:

4)未锁相模式下，PLL 以压控振荡器(VCO)基频fVCObase工作，fVCObase经K2 分频产生PLL 时钟［3］:

3 实现外部与内部时钟源切换的步骤

1)DAVE 中的有关系统时钟的设定

先设为使用8 MHz 的外部时钟源，最终的系统时钟频率fsys=80 MHz。系统时钟的输出管脚在调试完成后应该关闭，防止干扰产生。

图4 PLL 设定

2)在由DAVE 和Keil 生成的C 语言文件中找到MAIN_vChangeFreq()函数，它就是锁相环(PLL)的配置函数。通过对该函数的修改，就可以实现外部与内部时钟源的切换。

A、该函数初始的程序流程图如下:

图5 函数初始的程序流程图

在这种状态下，一旦外部晶振失效，CPU 将处于死机状态，无任何信号输出。

B、增加用户函数后，能够实现时钟源切换的函数MAIN_vChangeFreq()的流程图

图6 增加用户函数后的程序流程图

在这种状态下，一旦外部晶振失效，CPU 将执行用户函数，使CPU 能够利用5MHz 的内部时钟生成80 MHz 的系统时钟。

3)上个流程图中提到的用户函数代码如下:

函数说明:在外部时钟源失效的情况下，使fR 来自于内部时钟源，PLL 由上电基础模式(Fsys=10 MHz)或VCO 预分频模式换到VCO 正常模式，返回Error 值

4 结束语

通过对由DAVE 和Keil 生成的MAIN_vChangeFreq()函数的修改，实现了单片机在正常状态下以高精度系统时钟运行，在外部晶振失效时以内部时钟源产生的系统时钟运行的工作模式。

［1］程军.亿恒(西门子) C166 系列——16 位单片机原理与开发［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2001.

［2］谭浩强.C 程序设计［M］.北京：清华大学出版社，1991.

［3］XC2300B Derivatives——16/32-Bit Single-Chip Microcontroller with 32-Bit Performance User’s Manual V1.2 2009-07［OL］.www.infineon.com

［4］XE166N Derivatives——16-Bit Single-Chip Real Time Signal Controller Errata Sheet V1.4 2009-10［OL］.www.infineon.com.