本章為CW32F030C8T6時(shí)鐘的參考資料,面向初學(xué)者。
第一部分 默認(rèn)時(shí)鐘和啟動文件
單片機(jī)內(nèi)部基本由內(nèi)核、總線、外設(shè)組成,這三部分作為數(shù)字電路,都需要開發(fā)者提供時(shí)鐘信號才能正常工作。所謂時(shí)鐘信號,就是周期脈沖信號,由電路分析可知RC振蕩電路可以產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖,故單片機(jī)的時(shí)鐘信號可以由RC振蕩器提供。但是RC振蕩器提供的時(shí)鐘信號質(zhì)量不高,而晶體振蕩器依靠壓電效應(yīng)提供穩(wěn)定的、高質(zhì)量的時(shí)鐘信號。以CW32F030C8T6單片機(jī)為例,他擁有2個(gè)內(nèi)部振蕩器,并且可以使用外部振蕩器輸入的脈沖信號作為時(shí)鐘。先說內(nèi)部振蕩器,有HSI(高速-high speed、內(nèi)部-internal)和LSI兩個(gè)震蕩器,這兩個(gè)振蕩器均為RC振蕩器,可以通過配置相關(guān)的寄存器來調(diào)整輸出頻率,一般單片機(jī)啟動的時(shí)候都會使用內(nèi)部振蕩器提供的時(shí)鐘,這種RC振蕩器啟動速度很快,價(jià)格低廉,非常時(shí)候作為啟動時(shí)鐘。內(nèi)部低速振蕩器一般不作為內(nèi)核運(yùn)行的時(shí)鐘,而是作為部分外設(shè)的時(shí)鐘,如rtc定時(shí)器(實(shí)時(shí)時(shí)鐘)和看門狗。對于此款單片機(jī),可以通過下述辦法來判斷單片機(jī)上電之后的行為,提示:一般單片機(jī)上電之后都會配置主要的時(shí)鐘參數(shù),但配置之后工作狀態(tài)不同,后文會有對比。
1.找到單片機(jī)的啟動文件,啟動文件以“.s”后綴出現(xiàn),意為start_up。
2.啟動文件由匯編語言編寫,單片機(jī)啟動一定會從啟動文件開始,而不是C語言下的main函數(shù)。
3.下圖為啟動文件截圖。
4.在上方文件中找到那個(gè)叫SystemInit的東西,這是個(gè)函數(shù)名字,一般來講都可以在廠商提供的庫函數(shù)中找到,cw32的在下面這個(gè)圖的文件里
1.在執(zhí)行完SystemInit函數(shù)的這三行代碼之后,單片機(jī)會正常跳轉(zhuǎn)到main函數(shù)開始執(zhí)行,就像啟動文件里面寫的那樣。
至此,啟動文件主要部分及系統(tǒng)默認(rèn)的上電時(shí)鐘已講解完。
如果你看不懂C語言,那就去補(bǔ)習(xí)C語言。
如果你看不懂為什么這是在操作寄存器,下一部分會教你如何看寄存器。
第二部分 庫函數(shù)和寄存器
我們都知道計(jì)算機(jī)編程最早使用的是機(jī)器語言,也就是用打點(diǎn)紙帶來編程,后續(xù)出現(xiàn)了匯編語言,使用助記符來輔助編程,再到后來的C語言,高級語言誕生,軟件開發(fā)變得更加簡單。但是到計(jì)算機(jī)這一層,他依然是使用的數(shù)字電路來工作的,至少,開發(fā)者需要操作的東西就算不是數(shù)字電路,也是個(gè)寄存器。計(jì)算機(jī)發(fā)展中,寄存器被人們用“地址”這個(gè)東西來標(biāo)號,翻開編程手冊(單片機(jī)至少有三個(gè)手冊是開發(fā)者需要看的,分別是:data_sheet user_program_guide core_program_guide),你會發(fā)現(xiàn)每個(gè)寄存器都會有一個(gè)地址,到目前為止,32位單片機(jī)擁有非常多的寄存器,這些寄存器地址已經(jīng)不會再用最直接的地址累加形式顯示出來(如0x00,0x01,0x02........)。稍微高級一些的單片機(jī)都會使用基地址+地址偏移量的形式指示寄存器的地址,如下圖所示:
如果開發(fā)者想要使用位于SYSCTRL這個(gè)寄存器組下的分寄存器,如總線時(shí)鐘或是PLL時(shí)鐘,就需要用基地址+地址偏移量的方式找到這個(gè)寄存器,并賦值寄存器來配置。所謂地址偏移量,就是這個(gè)寄存器有多少字節(jié)的容量,32位單片機(jī)就是4字節(jié),所以地址偏移量基本上就是4字節(jié)步進(jìn)來累加的,某些情況會有多個(gè)寄存器一起負(fù)責(zé)一個(gè)功能的情況,這個(gè)時(shí)候偏移量要酌情理解。那地址代表了寄存器,地址和庫函數(shù)有什么聯(lián)系?C語言最精髓的東西是什么?那必然是指針,指針就用的是這種“以地址指示參數(shù)位置”的辦法,所以你可以在庫函數(shù)看到如下一系列的
宏定義:
基地址。
地址強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)體指針。
上面那個(gè)東西又會被定義成開發(fā)者可以直接操作的寄存器。
有朋友肯定會問,這里只有一個(gè)基地址,為什么可以用CW_SYSCTRL->REG的形式操作很多寄存器呢?由于每個(gè)寄存器都是32位的,也就是4字節(jié),由C語言聯(lián)合體和結(jié)構(gòu)體的特性,內(nèi)部的地址是基地址累加的,只需要一個(gè)寄存器累加固定的偏移量,就能把結(jié)構(gòu)體成員和單片機(jī)內(nèi)的寄存器一一對應(yīng)起來,這就是寄存器與庫函數(shù)的聯(lián)系。一旦想通寄存器和庫函數(shù)是怎么聯(lián)系起來的,單片機(jī)編程就會變成一個(gè)非常簡單的事情,因?yàn)閹旌瘮?shù)本質(zhì)上就是在用地址操作去賦值、改寫寄存器,全世界的單片機(jī)庫函數(shù)都是如此。在任何時(shí)候,開發(fā)者都可以通過直接賦值寄存器的辦法去完成自己期望的配置?,F(xiàn)在我們回頭看cw32系統(tǒng)初始化函數(shù)的最后兩行,最開始的就是基地址指針,這個(gè)是一個(gè)結(jié)構(gòu)體指針,結(jié)構(gòu)體由很多聯(lián)合體構(gòu)成,指針選擇結(jié)構(gòu)體成員,結(jié)構(gòu)體成員是聯(lián)合體,所以用‘.’的方式選擇了TRIM成員進(jìn)行賦值,賦的值就是等號右邊的部分。細(xì)說等號右邊的含義。RCC是一個(gè)十六進(jìn)制數(shù),他被強(qiáng)制轉(zhuǎn)化為了16位指針類型,并在賦值之前解引用被變成了本身的值,即前文提到的十六進(jìn)制數(shù),根據(jù)編程手冊,這個(gè)十六進(jìn)制數(shù)表示了RC振蕩器對應(yīng)48MHz輸出的校準(zhǔn)值。
至此,關(guān)于第二部分的寄存器-庫函數(shù)聯(lián)系已講解完成,如有錯(cuò)誤或遺漏,歡迎指正和補(bǔ)充。
總結(jié):
1.單片機(jī)啟動并不是從main函數(shù)開始執(zhí)行的,而是從啟動文件規(guī)定的函數(shù)開始執(zhí)行的
2.大部分單片機(jī)都會上電自動配置時(shí)鐘保證單片機(jī)能夠正常工作
3.寄存器和庫函數(shù)通過地址這個(gè)東西聯(lián)系在一起,庫函數(shù)本質(zhì)就是在操作寄存器
審核編輯 黃宇
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