? ? ? ? 在數(shù)字電源應(yīng)用中，不管是車載OBC還是無(wú)線充電電源等，都是比較典型的重要應(yīng)用，項(xiàng)目開發(fā)過程中，時(shí)鐘模塊配置正確與否，不僅涉及到代碼的執(zhí)行，也涉及到諸多外設(shè)的性能，其中dsPIC33C系列芯片主頻最大可以達(dá)到100MIPS,如圖1所示，而在500M輔助時(shí)鐘頻率驅(qū)動(dòng)下，PWM模塊的分辨率可以達(dá)到250ps，所以我們通過這篇文章來(lái)對(duì)dsPIC33CK單核及dsPIC33CH雙核的時(shí)鐘模塊的MCC配置進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。

圖1 dsPIC33CK系列典型資源圖

圖2 dsPIC33C時(shí)鐘系統(tǒng)整體框圖

在圖2所示的時(shí)鐘系統(tǒng)整體框圖中，我們可以看到PLL時(shí)鐘部分，左側(cè)輸入時(shí)鐘FRCCLK或者POSCCLK進(jìn)入系統(tǒng)后，可以經(jīng)過主鎖相環(huán)PLL產(chǎn)生FOSC,對(duì)于dsPIC33CK單核系統(tǒng)，我們最高將它配置為200M的FOSC,對(duì)應(yīng)100MIPS的指令時(shí)鐘。

除了這個(gè)系統(tǒng)主時(shí)鐘外，我們還有一個(gè)輔助鎖相環(huán)APLL時(shí)鐘，如圖2中右上所示，輸入時(shí)鐘FRC或者POSCCLK進(jìn)入輔助鎖相環(huán)APLL系統(tǒng)后，最終可以產(chǎn)生AFVCODIV分頻輸出時(shí)鐘，或者AFPLLO時(shí)鐘輸出，這個(gè)AFPLLO時(shí)鐘一般配置為500M以滿足PWM模塊的高精度運(yùn)行要求，或者作為其它外設(shè)的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘。

一.單核dsPIC33CK系列的時(shí)鐘模塊配置（FRC為輸入時(shí)鐘）

圖3 新建項(xiàng)目工程文件

當(dāng)建立好工程文件后，并且也安裝好了MCC插件，如圖3所示，可以看到工具欄中MCC圖標(biāo)是藍(lán)色的可以操作的狀態(tài)。

圖4 保存MCC配置文件

當(dāng)點(diǎn)擊工具欄中MCC的圖標(biāo)后，可以看到如圖4所示的對(duì)話框，在這里，你可以輸入MCC配置文件的名字，也可以按照默認(rèn)名字保存文件，則.mc3的配置文件就保存在了工程文件目錄下了。

圖5 MCC配置界面

當(dāng)保存配置文件后，則可以打開MCC的配置界面，如圖5所示，相當(dāng)清爽的一個(gè)界面。在左下側(cè)，你可以看到器件資源區(qū)域，當(dāng)點(diǎn)擊資源區(qū)域的外設(shè)后，它就進(jìn)入左側(cè)上部的項(xiàng)目資源區(qū)域中，右側(cè)是你當(dāng)前選擇的模塊的配置界面顯示。System Module，pin Module，Interrupt Module是默認(rèn)放在項(xiàng)目區(qū)域的三個(gè)模塊。

在配置主鎖相環(huán)PLL的系統(tǒng)輸出時(shí)鐘之前，我們先看一下其主要結(jié)構(gòu)。

圖6 主PLL的基本結(jié)構(gòu)

如圖6所示，內(nèi)部的FRC振蕩器FRCCLK，或者外部晶振時(shí)鐘源POSCCLK都可以作為PLL的時(shí)鐘源輸入，經(jīng)過一系列倍頻及分頻操作后，產(chǎn)生PLLO或者FVCODIV的輸出.

圖7 PLL配置的一些限制要求

對(duì)于具體配置來(lái)說(shuō)，并不是隨意的，按照FRM手冊(cè)的要求，如圖7所示，我們需要滿足PLL輸入時(shí)鐘頻率為8M-64M之間，PFD輸入頻率為8M-FVCO/16之間，VCO輸出頻率為400M-1600M之間，我們需要在MCC配置時(shí)進(jìn)行檢查確認(rèn)，其中，在芯片電氣規(guī)格中也列出了相應(yīng)的指標(biāo)，如圖8所示。

圖8 PLL電氣規(guī)格要求

當(dāng)點(diǎn)擊左側(cè)System Module后，可以看到和系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)置界面，我們首先進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)置，這里，我們選擇芯片內(nèi)部的8M FRC振蕩器為輸入源，并使能PLL,這個(gè)振蕩器精度雖然比不上外部晶振，但是一般的電源應(yīng)用都可以滿足要求，如圖9所示，其典型溫度范圍的精度為+-1.5%。

圖9 FRC的主要精度指標(biāo)

圖10 系統(tǒng)時(shí)鐘FOSC的配置示例

在圖10中，我們給出了一組典型的配置供參考，可見FOSC配置為了200M,對(duì)應(yīng)指令時(shí)鐘FCY為100M，在dsPIC33CK器件上，它可以在125C時(shí)運(yùn)行在100MIPS，如圖11所示。

圖11 dsPIC33CK溫度范圍和時(shí)鐘頻率的關(guān)系

在dsPIC33C系列芯片上，除了系統(tǒng)時(shí)鐘源FOSC，還提供一個(gè)輔助鎖相環(huán)時(shí)鐘APLL,它主要用于為各種外設(shè)提供時(shí)鐘源，并獨(dú)立于系統(tǒng)時(shí)鐘，其結(jié)構(gòu)框圖如圖12所示。APLL的輸入時(shí)鐘也是由FRCCLK或者POSCCLK組成，經(jīng)過一系列分頻和倍頻，產(chǎn)生AFPLLO,或者AFVCODIV兩種輸出頻率。

圖12 輔助時(shí)鐘APLL的結(jié)構(gòu)框圖

APLL的配置類似于PLL的配置，需要滿足一定的限制條件，我們?cè)趫D13中列出，其輸入時(shí)鐘需要在8M-64M之間，其PFD輸入頻率要在8M-AFVOC/16之間，AFVCO輸出頻率需要在400M-1600M之間。

圖13 APLL配置的限制條件

圖14輔助時(shí)鐘APLL的配置示例

在圖14中，我們給出一個(gè)典型的APLL配置示例，同樣采用了8M的FRC作為輸入時(shí)鐘，最后得到500M的APLLO時(shí)鐘，這個(gè)時(shí)鐘可以作為PWM模塊的輸入時(shí)鐘，產(chǎn)生高精度PWM波形。

圖15 參考時(shí)鐘輸出配置示例

在配置時(shí)鐘源后，我們希望確認(rèn)一下相應(yīng)的時(shí)鐘輸出是否達(dá)到我們的期望，是否有正確的波形，所以，我們通過參考時(shí)鐘輸出模塊的配置來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，在電路debug過程中這一點(diǎn)對(duì)于分析電路也很有意義。

圖16 參考時(shí)鐘分頻設(shè)置

因?yàn)閮?nèi)部PLL或者APLL輸出的時(shí)鐘頻率非常高，很難在測(cè)試設(shè)備觀察到，在圖16中所示的REFOCONH寄存器中可以設(shè)置參考時(shí)鐘的輸出分頻，比如，設(shè)置為1，就代表2分頻。

圖17 參考時(shí)鐘輸出使能及源選擇

在圖17所示的REFOCONL寄存器中，我們可以設(shè)置是否使能參考時(shí)鐘，及選擇相應(yīng)的時(shí)鐘輸出，比如FOSC或者FRC等，在圖15的配置示例中，我們選擇FOSC輸出，并且分頻值設(shè)為100，即分頻比為200，因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)置為最高主頻100MIPS,所以FOSC為200M,分頻后頻率為1M.

圖18 參考時(shí)鐘輸出說(shuō)明

在圖18所示的FRM對(duì)參考書時(shí)鐘輸出說(shuō)明中，指出參考時(shí)鐘REFO可以在任何可以映射的RP pin上輸出，方便用戶選擇。

圖19 編程端口的選擇

在圖19所示截圖中，設(shè)置正確的編程端口，以保持和硬件電路一致，確保能正確的編程和Debug芯片，這里我們根據(jù)開發(fā)板硬件選擇PGD2和PGC2.

圖20 參考時(shí)鐘輸出的PPS選擇

由于參考時(shí)鐘需要在RP pin輸出，我們?cè)趫D20所示的截圖中,根據(jù)需要我們?cè)O(shè)置在RC5上輸出參考時(shí)鐘，對(duì)應(yīng)pin51.

圖21 pin module的確認(rèn)

在圖21所示截圖中，我們檢查相應(yīng)的pin的設(shè)置是否正確，如果需要對(duì)pin做進(jìn)一步設(shè)置，可以在這里設(shè)置，尤其是輸入和輸出的功能，或者模擬和數(shù)字的功能等。

圖22 產(chǎn)生代碼

所有設(shè)置完成后，我們就需要產(chǎn)生代碼，按圖22所示按鈕，就可以產(chǎn)生相應(yīng)的代碼。

圖23 代碼產(chǎn)生過程信息

在圖23所示窗口中，你可以看到MCC產(chǎn)生代碼的過程及狀態(tài)，最后會(huì)顯示代碼產(chǎn)生結(jié)束，并且配置文件保存到了.mc3文件。

圖24 代碼文件結(jié)構(gòu)

產(chǎn)生代碼后，點(diǎn)擊工具欄MCC圖標(biāo)，退出MCC，review一下代碼文件結(jié)構(gòu)，如圖24所示截圖，可以看到相應(yīng)的.h頭文件和.c文件的組成。

圖25 main函數(shù)結(jié)構(gòu)

在圖25所示的main函數(shù)結(jié)構(gòu)中，我們可以看到除了初始化文件外，主程序沒有任何任務(wù)執(zhí)行，通常這些是需要根據(jù)用戶的需求來(lái)添加相應(yīng)的主程序軟件任務(wù)。

圖26 初始化函數(shù)結(jié)構(gòu)

在圖26截圖中，我們通過右鍵查看初始化函數(shù)line 56的內(nèi)部子函數(shù)。

圖27 初始化函數(shù)內(nèi)部子函數(shù)

在圖27中，我們打開了這個(gè)初始化函數(shù)，可以看到MCC自動(dòng)生成了pin腳初始化，時(shí)鐘初始化，中斷初始化等，雖然我們?cè)谶@里沒有使能中斷功能。

圖28 時(shí)鐘初始化函數(shù)

圖28所示為我們配置的時(shí)鐘初始化函數(shù)具體代碼，它實(shí)現(xiàn)了PLL和APLL的配置，參考時(shí)鐘輸出等功能。

圖29 MCC頭文件

圖29中，在mcc.h中包含所有的頭文件，在需要包含時(shí)，可以包含這個(gè)mcc.h文件，而不用去分別包含每一個(gè)頭文件。

圖30 燒入代碼

點(diǎn)擊圖30所示的編程選項(xiàng)，將執(zhí)行編程動(dòng)作，將代碼燒入芯片中去。

圖31 編程硬件工具選擇

在圖31中，可以看到，當(dāng)點(diǎn)擊編程按鈕后，對(duì)話框需要你選擇編程工具，我這里連接了Snap工具，所以我選擇Snap來(lái)實(shí)現(xiàn)編程。

圖32 編程完成

在圖32所示的截圖中，我們看到編程完成，可以觀察波形。

圖33 參考時(shí)鐘輸出波形

從圖33所示的參考時(shí)鐘波形中可以看到，它是1個(gè)1M頻率的方波，符合我們的預(yù)期，這正是200M的FOSC經(jīng)過200分頻比后的波形，系統(tǒng)時(shí)鐘FOSC運(yùn)行正常。

二.單核dsPIC33CK的時(shí)鐘模塊配置(外部20M晶振輸入)

圖34 外部晶振輸入時(shí)PLL配置示例

當(dāng)需要使用更高精度時(shí)鐘源時(shí)，比如在一些需要CAN通信功能的應(yīng)用中，可以使用外部晶振時(shí)鐘作為PLL輸入，圖34所示，舉例來(lái)說(shuō)，采用24M頻率晶振作為時(shí)鐘源，則典型配置如圖所示，最終得到200M的系統(tǒng)時(shí)鐘FOSC，對(duì)應(yīng)100M的指令時(shí)鐘頻率。這里時(shí)鐘源選擇Primary Oscillator，表示使用了外部振蕩器為時(shí)鐘源。

圖35 外部晶振輸入輔助時(shí)鐘APLL配置示例

采用24M晶振輸入時(shí)，同樣通過一定的分頻和倍頻配置得到500M的APLLO輸出頻率，供PWM等外設(shè)使用。

此部分我們不做測(cè)試，其它配置部分參考FRC振蕩器作為輸入時(shí)鐘時(shí)的配置。

三.雙核dsPIC33CH的時(shí)鐘配置（FRC作為時(shí)鐘輸入源）

圖36 dsPIC33CH雙核系統(tǒng)的時(shí)鐘架構(gòu)

在圖36所示的dsPIC33CH的雙核時(shí)鐘架構(gòu)中，slave core的時(shí)鐘和單核dsPIC33CK的一樣，所以這里我們只對(duì)master core的時(shí)鐘做一個(gè)配置介紹。

圖37 dsPIC33CH的master core主頻說(shuō)明

在圖37 中，可以看到dsPIC33CH的master core的系統(tǒng)時(shí)鐘FOSC最大為180M,對(duì)應(yīng)90MIPS指令時(shí)鐘。

圖38 FRC輸入master Core PLL時(shí)鐘配置示例

圖39 FRC輸入master Core APLL輸出配置示例

圖40 FRC輸入master Core參考時(shí)鐘輸出配置示例

圖41 FRC輸入master Core編程接口配置

圖42 FRC輸入master Core參考時(shí)鐘輸出pin選擇

圖43 FRC輸入master Core 分頻后FOSC輸出波形

通過以上圖38-42的配置示例，在基于我們的dsPIC33CH128MP506的開發(fā)板上測(cè)試，我們同樣在RC5上得到圖43所示的分頻后的FOSC的波形，因?yàn)?/span>FOSC為180M,經(jīng)過分頻比200后，得到900k頻率。

四.雙核dsPIC33CH的masterCore時(shí)鐘配置示例（外部晶振20M輸入時(shí)）

圖44 外部晶振輸入雙核dsPIC33CHmaster Core系統(tǒng)時(shí)鐘配置

當(dāng)需要使用更高精度時(shí)鐘源時(shí)，比如在一些需要CAN通信功能的應(yīng)用中，可以使用外部晶振時(shí)鐘作為PLL輸入，圖42所示，舉例來(lái)說(shuō)，采用20M頻率晶振作為時(shí)鐘源，則典型配置如圖44所示，最終得到180M的系統(tǒng)時(shí)鐘，對(duì)應(yīng)90M的指令時(shí)鐘頻率，這里時(shí)鐘源選擇Primary Oscillator，表示使用了外部時(shí)鐘源。

圖45 外部晶振輸入雙核dsPIC33CH master Core APLL時(shí)鐘配置

采用20M晶振輸入時(shí)，同樣通過一定的分頻和倍頻配置得到500M的APLLO輸出頻率，供PWM等外設(shè)使用，如圖45所示。

此處我們不做測(cè)試，其它配置部分參考FRC振蕩器作為輸入時(shí)鐘時(shí)的配置。

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總結(jié)，時(shí)鐘模塊是運(yùn)行代碼的基礎(chǔ)，也是諸多外設(shè)運(yùn)行的基礎(chǔ)，所以我們花一定的篇幅進(jìn)行說(shuō)明。我們通過對(duì)數(shù)字電源控制芯片dsPIC33CK系列和dsPIC33CH系列的時(shí)鐘模塊進(jìn)行配置及參考時(shí)鐘輸出測(cè)試，以說(shuō)明系統(tǒng)能正常運(yùn)行，同時(shí)也給出了外部晶振輸入時(shí)的典型配置參考。

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