之前写过一篇关于时钟引脚的文章 《i.MXRT1xxx系列MCU时钟相关功能引脚的作用》,里面简单提及了外部晶振相关引脚的作用,但是并没有详细展开。
最近在客户支持中,有客户咨询项目板级设计上能否将外部24MHz晶振完全去掉。
今天就这个话题,使用芯片内部集成的RC24M做初始时钟源,详细展开,好好地聊聊。
注:本文中图片代码均以i.MX RT1050为例,但内容基本也适用其它i.MX RT10xx系列。
1外部24MHz晶振的作用
i.MXRT 系列共有两组外接晶振专用引脚,XTALI/O用于外部连接24MHz晶振,RTC_XTALI/O用于连接32.768kHz晶振。其中低频的32.768kHz晶振主要用于低功耗场景(SNVS 域),而高频24MHz晶振(即本文主角)主要是给内部PLL提供时钟源,它是高性能应用的保证。
注: i.MX RT1011/102x的PLL时钟源仅能是OSC 24MHz,而 i.MX RT105x/106x的PLL时钟源除了OSC 24MHz外,还可以是专门时钟输入引脚(CLK1_P/N)。
外部24MHz晶振(XTAL24M)并不是直接连到PLL模块的,中间会经过芯片内部OSC 24MHz模块,而OSC 24MHz模块本身还包含了一个RC24M震荡电路,这是为了确保在没有外部XTAL24M的情况下,PLL也能正常工作。
注1: OSC 24MHz模块的源可来自外部XTAL24M也可以是内部RC24M,但这种切换不是自动的,需要在代码里主动切换。
注2: RC24M主要用于低速应用场合,并且以RC24M为源的功耗比以XTAL24M为源的功耗小很多。
2内部RC24M振荡器能否替代外部24MHz晶振?
我们知道内部RC24M精度较差,最差的情况甚至有20%的精度误差,这种情况下一些对精度要求高的外设(比如USB、ENET)是无法使用RC24M为源的PLL输出作为时钟源的。
如果你的应用里不涉及USB、ENET等外设,就使用了一些简单的LPUART/LPSPI等外设,那么是完全可以禁掉外部XTAL24M的使用的,切换代码如下。
其中需要注意的是如果当前内核时钟源来自PLL,那么必须先将内核时钟切到OSC24M,否则OSC24M时钟源切换操作会直接导致代码跑飞(一旦PLL时钟源发生变化,输出会不稳,此时内核运行会出现异常):
void ClockSelectRcOsc(void) { // 将内核时钟源从 PLL 切换到 OSC 24M CLOCK_SetMux(kCLOCK_PeriphClk2Mux, 1); CLOCK_SetMux(kCLOCK_PeriphMux, 1); // 将 OSC 24M 时钟源从外部 XTAL24 切换到内部 RC24M CLOCK_InitRcOsc24M(); CLOCK_SwitchOsc(kCLOCK_RcOsc); CLOCK_DeinitExternalClk(); // 恢复内核时钟源(这里的 m、n 为切换之前的配置) CLOCK_SetMux(kCLOCK_PeriphClk2Mux, m); CLOCK_SetMux(kCLOCK_PeriphMux, n); }更多RC24M的应用详见 SDK_2_12_0_EVKB-IMXRT1050oardsevkbimxrt1050demo_appspower_mode_switchm 例程。
3能否完全去掉外部24MHz晶振?
既然在低速或者低功耗应用场合,RC24M可以替代XTAL24M,那么我们能不能直接把XTAL24M完全去掉呢?答案很遗憾,不能!因为芯片系统(内核、PLL)默认就是以 XTAL24M为初始时钟源:
XTALOSC24M->LOWPWR_CTRL[OSC_SEL] = 1b0 // 24MHz clock from XTAL OSC CCM_ANALOG->PLL_ARM[BYPASS_CLK_SRC] = 2b00 // clock from REF_CLK_24M CCM->CBCMR[PRE_PERIPH_CLK_SEL] = 2b11 // clock from divided PLL1 (PLL_ARM) CCM->CBCDR[PERIPH_CLK_SEL] = 1b0 // clock from pre_periph_clk_sel如果没有外部XTAL24M,芯片系统上电后,内核没有正确的时钟源,BootROM代码无法正常执行,这时候甚至仿真器也没法找到内核,所有后续设计也就没有任何意义。
看到这里,你可能会明白,i.MX RT毕竟是跨界处理器,它是为高性能场景而生的,运行起来后切换到内部RC24M来降功耗只是它的附带功能而已。
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