快速晶体振荡器数字控制器 (FXOSC)
1. 概述¶
快速晶体振荡器（Fast Crystal Oscillator，FXOSC）生成一个可在 SoC 级别使用的时钟。FXOSC 具有用于控制和配置振荡器的数字接口。当 FXOSC 在任何时候被掉电时，其设计都保证不会在输出时钟上产生任何毛刺。FXOSC 内部的计数器处理不同的稳定时间。CG 单元为时钟门控单元，它在稳定时间到来之前对时钟进行门控。
1.1. 框图¶
1.2. 特性¶
FXOSC 的特性如下：
- 状态寄存器显示模块的当前状态。
- 控制寄存器可以：
- 选择一种工作模式：
- 晶体模式（Crystal mode）
- 使用 EXTAL 时钟输入的单输入旁路模式（Single-Input Bypass mode）
- 禁用模块（掉电模式，Power-Down mode）
2. FXOSC 寄存器说明¶
本节提供用于配置 FXOSC 的所有寄存器的说明。
2.1. FXOSC 内存映射¶
使用 8 位、16 位或 32 位寻址访问寄存器。
FXOSC 基地址：4005_0000h
| 偏移 | 寄存器 | 宽度（位） | 访问 | 复位值 |
|---|---|---|---|---|
| 0h | FXOSC 控制寄存器（CTRL） | 32 | RW | 019D_00C0h |
| 4h | 振荡器状态寄存器（STAT） | 32 | R | 0000_0000h |
2.2. FXOSC 控制寄存器（CTRL）¶
CTRL 偏移：0h
配置 FXOSC 的工作。
| 位 | 字段 | 功能 |
|---|---|---|
| 31 | OSC_BYP | 振荡器旁路（Oscillator bypass） 旁路内部振荡器。 0b - 内部振荡器未旁路1b - 内部振荡器已旁路 |
| 30 | — | 保留 |
| 29-26 | — | 本字段为保留，读取返回零。 |
| 25 | — | 保留 |
| 24 | COMP_EN | 比较器使能（Comparator enable） 使能或禁用比较器。 * 晶体模式下将该字段置为 1。 * 单输入旁路模式下将该字段置为 0。 0b - 比较器被禁用1b - 比较器被使能 |
| 23-16 | EOCV | 计数结束值（End of count value） 指定计数结束值（end-of-count）。 振荡器计数器以晶体时钟的 4 分频运行，计数至 EOCV ✕ 128。该计数周期确保在外部振荡器时钟信号稳定之后，系统才选择 FXOSC 作为时钟源。 * 必须将 EOCV 设置为适当的值，以使时钟和占空比得以稳定，并保证 OSC_STAT 在晶体启动时间内被置位。 注意： 在晶体模式下，必须基于晶体规范使用"初始化 FXOSC"一节中的公式计算适当的 EOCV 值。在单输入旁路模式下，EOCV 值无关紧要。FXOSC 将计数器保持为复位状态。 * 在修改 EOCV 之前，必须禁用 FXOSC。 |
| 15-8 | — | 本字段为保留，读取返回零。 |
| 7-4 | GM_SEL | 晶体过驱保护（Crystal overdrive protection） 选择由 FXOSC 放大器施加的跨导（transconductance）。该设置取决于晶体规范。 注意： 在晶体模式下，跨导为零（GM_SEL = 0000b）时 FXOSC 将无法工作。有关如何设置该字段的详细信息，参见"初始化 FXOSC"一节。 0000b - 0×0001b - 0.145×0010b - 0.223×0011b - 0.368×0100b - 0.291×0101b - 0.436×0110b - 0.514×0111b - 0.660×1000b - 0.339×1001b - 0.485×1010b - 0.563×1011b - 0.708×1100b - 0.631×1101b - 0.776×1110b - 0.854×1111b - 1.0× |
| 3 | — | 保留 |
| 2 | ALC_D | 自动电平控制器使能（Automatic level controller enable）0b - 使能自动电平控制器1b - 禁用自动电平控制器 |
| 1 | — | 保留 |
| 0 | OSCON | 晶体振荡器掉电控制（Crystal oscillator power-down control） 使能或禁用 FXOSC 0b - 禁用 FXOSC1b - 使能 FXOSC |
2.3. 振荡器状态寄存器（STAT）¶
STAT 偏移：4h
显示 FXOSC 的当前状态。
| 位 | 字段 | 功能 |
|---|---|---|
| 31 | OSC_STAT | 晶体振荡器状态（Crystal oscillator status） 指示晶体振荡器的状态。 注意： 如果跨导被设置为 0，则 OSC_STAT 值无效。 0b - 晶体振荡器关闭，或已开启但不稳定。1b - 晶体振荡器已开启并提供稳定的时钟。 |
| 30-0 | — | 本字段为保留，读取返回零。 |
3. 功能描述¶
下表给出由 CTRL 寄存器设置的 FXOSC 各种模式的配置设置：
| 模式 | CTRL[OSCON] | CTRL[OSC_BYP] | CTRL[COMP_EN] | FXOSC_CLK |
|---|---|---|---|---|
| 掉电模式（Power-Down mode） | 0 | X | X | 0 |
| 晶体模式（Crystal mode） | 1 | 0 | 1 | 晶体时钟 |
| 单输入旁路模式（Single-Input Bypass mode） | 1 | 1 | 0 | EXTAL |
在任何复位（POR、破坏性复位或功能性复位）之后，掉电模式都是 FXOSC 的默认状态。
3.1. 晶体模式下的时钟生成¶
当计数值达到 EOCV × 128 时，FXOSC_CLK 启动。
3.2. 单输入旁路模式下的时钟生成¶
该模式旁路振荡器，使用单输入外部时钟（EXTAL 输入）作为 FXOSC_CLK。
3.3. 时钟¶
本模块没有需要考虑的时钟事项。
3.4. 中断¶
本模块没有中断。
4. 外部信号¶
本模块没有外部信号。
5. 初始化¶
初始化 FXOSC
按如下方式初始化 FXOSC：
- 向 CTRL[OSC_BYP] 和 CTRL[COMP_EN] 写入期望值，以选择表 127 所示的工作模式。
注意： 修改工作模式时，必须先禁用 FXOSC。
- 配置 CTRL[GM_SEL]。
- 在晶体模式下，根据芯片数据手册中的模块规范配置跨导。
- 在单输入旁路模式下，向该字段写入 0000b。
注意： 在晶体模式下，跨导为零（GM_SEL = 0000b）时 FXOSC 将无法工作。
- 设置 CTRL[EOCV]，按如下方式计算该值：
- EOCV（十进制）=（稳定时间（ns））÷（4×128×（时钟周期（ns）））
- 向 CTRL[OSCON] 写入 1 以使能 FXOSC。
注意： 当 FXOSC 用于旁路模式时，外部源的时钟只能在 FXOSC 被使能之后使用。
- 在使用时钟之前，确认时钟已稳定（STAT[OSC_STAT] = 1）。
禁用 FXOSC
当 FXOSC_CLK 正在运行且稳定时，向 CTRL[OSCON] 写入 0 以禁用 FXOSC。
FXOSC 在至少四个晶体时钟之后进入掉电模式。由于使用了同步器，在转换到掉电模式期间不会发生毛刺。
禁用 FXOSC 之后：
- 在重新使能 FXOSC 之前至少等待 2 μs。
- 在至少 16 个 FXOSC_CLK 周期内，不得更改 FXOSC 寄存器中的其他值。