大家好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給大家介紹的是i.MXRT1xxx系列MCU時鐘相關功能引腳作用。
如果我們從一顆 MCU 晶片的引腳分類來看晶片功能，大概可以分為三大類：電源、時鐘、外設功能。作為嵌入式開發者，大部分時候關注得都是外設功能引腳，而對於時鐘相關引腳往往不太在意，其實有些時候利用時鐘功能引腳也能助你定位問題。今天痞子衡就帶你梳理一下 i.MXRT1xxx 系列的時鐘系統以及相關功能引腳：
一、時鐘系統簡介
目前 i.MXRT1xxx 系列主要分為 i.MXRT10xx 和 i.MXRT11xx 兩大分支。這兩個分支的時鐘系統設計是有一些差異的，不過總體來說，架構差別不大，我們以如下 i.MXRT1170 的時鐘架構為例來具體介紹。
在時鐘系統架構圖裡我們能看到有五大元件：OSC_PLL、CCM、LPCG、GPC、SRC，其中最核心的功能在前兩個，OSC_PLL 主要負責產生時鐘，CCM 主要用於分配時鐘。
二、關於時鐘源頭
上一節裡我們知道 OSC_PLL 模組負責所有時鐘的生成，但那些時鐘並不是憑空產生的，也是需要源頭的。這個源頭既可以來自晶片內部，也可以來自外部引腳輸入。
先說晶片內部的 RC OSC，在晶片設計時，為了保證在沒有外部時鐘/晶振輸入的情況下，晶片也能工作，所以內部整合了一些振盪器/振盪電路（RC Oscillator），32KHz 和 24MHz(48MHz) 是標配，部分型號上還有 16MHz、400MHz，不過這些內部振盪器精度有限（有可能誤差20%），適用晶片低速執行場合。
如果是晶片高速執行的場合（或者對精度要求高的場合），那一定需要外接高精度振盪器，包含從 XTALI/XTALO 引腳進來的 24MHz OSC，以及從 RTC_XTALI/RTC_XTALO 引腳進來的 32.768KHz OSC，這兩個外部時鐘源是由 OSC_PLL 大模組內部的 XTALOSC 小模組負責管理的，XTALOSC 模組優先檢測外部是否有 32.768KHz / 24MHz OSC 存在，如果存在則用外部源，如果不存在則啟用內部 32KHz / 24MHz RC OSC 源。
24MHz OSC（內部或者外部源）是 OSC_PLL 內部 PLL 的主要時鐘源，有了基準的 24MHz 時鐘，PLL 就能將其倍頻得到想要的高頻時鐘，晶片內部 PLL 有很多個，大部分 PLL 都只是輸出固定原始頻率時鐘，少部分含 PFD 功能的 PLL（一般是 System PLL）可以調節原始頻率輸出。除了 24MHz OSC 外，PLL 也可以接受來自 CLK1_P/CLK1_N 引腳輸入的源。
1. 對於 i.MXRT10xx 系列，PLL 時鐘源選擇在 CCM_ANALOG->PLL_xxx[BYPASS_CLK_SRC] 位
2. 對於 i.MXRT11xx 系列，PLL 時鐘源由 Set Point 設定
| 時鐘源輸入 | i.MXRT1011 | i.MXRT1015/102x | i.MXRT105x/106x | i.MXRT11xx (116x/117x/118x) |
i.MXRT118x |
|---|---|---|---|---|---|
| XTALI XTALO |
LQFP80 - 37,38 | LQFP100 - 46,47 LQFP144 - 67,68 |
BGA196 - N11,P11 | BGA289 - U16,T16 | BGA144 - M9,L9 |
| RTC_XTALI RTC_XTALO |
LQFP80 - 27,28 | LQFP100 - 36,37 LQFP144 - 57,58 |
BGA196 - N9,P9 | BGA289 - T13,U13 | BGA144 - M7,L7 |
| CLK1_P CLK1_N |
N/A | N/A | BGA196 - N13,P13 | BGA289 - U15,T15 | BGA144 - M11,L11 |
三、關於時鐘輸出
前面講了 32KHz / 24MHz OSC 是比較重要的時鐘源頭，它的精度對系統效能有很大影響，因此我們需要有一種方法實測這兩個時鐘的精度，晶片設計時特意在一些 I/O 引腳複用功能裡做了 REF_CLK_24M / REF_CLK_32K 選項，當 I/O 配置為該功能時，便可用示波器量得具體時脈頻率。
我們知道 CCM 模組負責 OSC_PLL 輸出的時鐘資源的分配，晶片裡所有外設的具體時鐘源指定以及分頻係數、開關控制均由 CCM 來完成。如果你想觀測某 PLL 最終輸出或者常用外設時鐘源最終配置，也可以通過指定 I/O 輸出觀測，即下面的 CCM_CLKO1 / CCM_CLKO2 複用功能選項。當然 CCM_CLKOx 不僅僅用於觀測頻率，也可以用於給外部晶片提供時鐘源。
1. 對於 i.MXRT10xx 系列，CCM_CLKOx 時鐘輸出控制在 CCM->CCOSR 暫存器
2. 對於 i.MXRT11xx 系列，CCM_CLKOx 時鐘輸出控制在最後兩個 CCM->CLOCK_ROOT_CONTROL 暫存器
| 時鐘訊號輸出 | i.MXRT1011 | i.MXRT1015/102x | i.MXRT105x/106x | i.MXRT116x/117x | i.MXRT118x |
|---|---|---|---|---|---|
| REF_CLK_24M | GPIO_AD_14 | GPIO_AD_B0_01 GPIO_AD_B0_03 GPIO_AD_B0_13 |
GPIO_AD_14 | N/A | |
| REF_CLK_32K | GPIO_AD_07 | GPIO_AD_B0_00 | GPIO_AD_13 | N/A | |
| CCM_CLKO1 | GPIO_SD_02 | GPIO_SD_B1_02 | GPIO_SD_B0_04 | GPIO_EMC_B1_40 | GPIO_EMC_B2_02 GPIO_SD_B1_00 |
| CCM_CLKO2 | GPIO_SD_01 | GPIO_SD_B1_03 | GPIO_SD_B0_05 | GPIO_EMC_B1_41 | GPIO_EMC_B2_08 GPIO_SD_B1_01 |
總結一下，時鐘功能引腳尤其是輸出引腳對於確認時脈頻率具有重要意義，如果你的應用嚴重依賴時鐘精度，遇到問題時不妨先檢查一下時脈頻率的準確性以及精度。
至此，i.MXRT1xxx系列MCU時鐘相關功能引腳作用痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~
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