时脉与电源管理员课件.ppt
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1、時脈與電源管理員時脈與電源管理員 5-1大綱大綱l時脈與電源管理員簡介l時脈管理員簡介l電源管理員簡介l時脈管理員l重置與電源模式l外部硬體的考量25-22時脈與電源管理員簡介時脈與電源管理員簡介l時脈與電源管理員管理以下功能控制每個單元的時脈管理不同電源管理員操作模式間的轉換l加速模式l執行模式l閒置模式l睡眠模式處理器重置l以切換到不同的電源管理模式l藉由針對個別應用切換各種不同電源管理員操作模式,可最佳化效能以及電源消耗35-3設定相位鎖定迴路設定相位鎖定迴路l參數L(外部記憶體),M(執行模式),N(加速模式)可以決定頻率組合,並非所有的頻率組合都是有效的。l根據以下的步驟來設定PLL
2、的頻率:決定出最快的同步記憶體(SDRAM)之頻率需求。若SDRAM頻率低於99.5MHz,則記憶體頻率必須為SDRAM頻率的兩倍。l記憶體控制器內的SDRAM時脈倍率必須設定為2。若SDRAM頻率等於99.5MHz,則記憶體頻率等於SDRAM頻率。變更核心時脈組態暫存器(CCCR)內的L值l外部同步記憶體頻率可設定為99.5MHz、118.0MHz、132.7MHz、147.5MHz、165.9MHz等的近似值l若SDRAM時脈倍率為2,則頻率減半。55-5設定相位鎖定迴路設定相位鎖定迴路(cont.)執行模式(Run mode)的核心頻率l應用程式的程式碼偶爾會從外部記憶體做抓取動作時適用
3、l變更核心時脈組態暫存器(CCCR)內的M值核心頻率通常為記憶體頻率的1倍、2倍或4倍加速模式(Turbo mode)的核心頻率l應用程式的程式碼整個都在快取記憶體內時適用l任何從外部記憶體抓取程式碼的動作都會降低核心運算效能l變更核心時脈組態暫存器內的N值核心頻率通常為執行模式的1.0、1.5、2.0或3.0倍依據所需的記憶體核心頻率設定記憶體控制器與LCD控制器組態進入頻率改變程序65-6核心時脈組態暫存器核心時脈組態暫存器(CCCR)lCCCR控制核心時脈頻率,核心、記憶體控制器、LCD控制器以及DMA控制器等的頻率皆由此取得。l晶體頻率至記憶體頻率之倍數(L)、執行模式頻率至記憶體頻率
4、之倍數(M)、執行模式頻率至加速模式頻率之倍數(N)都在此暫存器內被設定。l時脈頻率如下所示:記憶體頻率=3.6864MHz 晶體頻率 晶體頻率至記憶體頻率之倍數(L)執行模式頻率=記憶體頻率 執行模式頻率至記憶體頻率之倍數(M)加速模式頻率=執行模式頻率 執行模式頻率至加速模式頻率之倍數(N)l以外部記憶體或LCD的需求來選擇L值。l也可以將L設為常數,當改變M與N時,允許頻率在執行與加速模式之間改變,而不會干擾記憶體的設定。l以匯流排頻寬的需求與最小核心效能的需求為基礎來選擇M值。l以最高核心效能的需求為基礎來選擇N值。75-7電源管理員簡介電源管理員簡介l控制所有內部電源範圍,外部電源供
5、應功能以及進入及離開各種電源模式的單元l時脈與電源管理員會控制應用處理器上所有的電源模式或特殊時脈模式的進入與離開。加速模式l核心以其最高的頻率來執行l少量地外部記憶體的存取執行模式l核心以正常頻率來執行l繁頻地外部記憶體的存取閒置模式l除了核心沒有供應時脈之外,系統其餘的部分依然正常運作。睡眠模式l應用處理器會處於最低的電源消耗狀態,同時維持I/O狀態、RTC及時脈與電源管理員的狀態。l喚醒時系統必須重新開機,大部分的內部狀態會消失。l在睡眠模式時,核心電源必須接地,以防止電流流失。85-8時脈管理員時脈管理員l應用處理器的時脈系統包含5個主要的時脈來源:32.768kHz振盪器3.6864
6、MHz振盪器可程式頻率核心PLL95.85MHz固定頻率週邊147.46MHz固定頻率l時脈管理員也透過時脈閘控(clock gating)的方式來減少電源的損耗。105-10125-12振盪器之組態暫存器振盪器之組態暫存器(OSCC)lOSCC控制著32.768kHz振盪器的組態。lOSCC包含2個位元OON位元:只可設定(set-only)OOK位元:唯讀(read-only)lOON位元只能透過軟體致能外部32.768kHz振盪器。當振盪器被致能後,最多需要耗費10秒達到穩定狀態。當振盪器達到穩定狀態時,應用處理器會設定OOK位元。lOOK位元當OOK位元被設定,由32.768kHz振盪
7、器產生時脈來供應RTC和電源管理員。此外3.6864MHz振盪器也會使用。OPDE位元則允許3.6864MHz振盪器在睡眠模式時被關閉。若OOK位元被清除時,則會忽略此OPDE位元(視同已被清除)。OOK只可藉由硬體重置來重置。145-143.6864MHz振盪器振盪器l不需要外部電容。l提供主要的時脈來源給應用處理器使用。l提供參考頻率On-chip PLL頻率乘法器同步序列埠(SSP)脈衝寬度調變器(PWM)作業系統計時器(OST)l硬體重置在硬體重置之後,3.6864MHz振盪器也會提供頻率給RTC和PM。使用者可以致能32.768kHz振盪器,待32.768kHz振盪器的頻率穩定後,3
8、2.768kHz振盪器將會驅動RTC和PM。當32.768kHz振盪器為致能而且穩定時(在OSCC內的OON位元和OOK位元皆設定),在睡眠期間可以經由設定OPDE位元來關閉3.6864MHz振盪器。155-15核心相位鎖定迴路核心相位鎖定迴路l核心PLL提供時脈來源給CPU核心、記憶體控制器、LCD控制器和DMA控制器。l核心PLL使用3.6864MHz振盪器作為頻率參考,乘以下列變數來得到其頻率:L:晶體頻率對記憶體頻率的乘數,設定為27、32、36、40或45。(3.6864Mhz x 27 99.5Mhz)M:記憶體頻率對執行模式的頻率的乘數,設定為1或2。N:執行模式的頻率對加速模式
9、的頻率的乘數,設定為1.0、1.5、2.0或3.0。l當應用處理器正在運算時,不要選擇不在應用處理器支援範圍的電壓與封裝類型之頻率組合。lSDCLK不可大於100MHz。l若MEMCLK大於100MHz,則在記憶體控制器裡,SDCLK和MEMCLK的比率必須設定為1:2。165-16175-1795.85MHz週邊相位鎖定迴路週邊相位鎖定迴路l提供許多週邊區塊的外部介面時脈來源。48MHz:UDC、USB、FICP33MHz;I2C20MHz;MMCl產生的頻率並沒有完全等於所需的頻率,這是由於所選的晶體與單元之間的缺乏完美地最小公倍數(LCM)。l時脈頻率會維持在每個單元所能忍受的範圍內。l
10、若使用3.6864MHz以外的震盪器,週邊區塊介面的時脈頻率可能無法產生所需的鮑率。185-18時脈閘控時脈閘控(Clock Gating)l透過CKEN暫存器來關閉個別的單元的時脈。l當模組沒有被使用時,其組態位元應該關閉。l在硬體重置之後,任何沒有使用的模組必須關閉其時脈。l若模組處於暫時停止的狀態時,且該單元不具備時脈閘控的功能時,則可以利用CKEN暫存器來關閉該單元的時脈。l當一個模組的時脈關閉時,其暫存器依然為可讀寫。AC97為例外,若其時脈已關閉,則完全無法存取。205-20重置與電源模式重置與電源模式l時脈與電源管理員單元決定應用處理器的重置、電源程序與電源模式。l每一種模式的行
11、為在運作中都不相同,且具有特定的進入與離開程序。l重置與電源模式有:硬體重置(Hardware Reset)看門狗重置(Watchdog Reset)GPIO重置(GPIO Reset)執行模式(Run Mode)加速模式(Turbo Mode)閒置模式(Idle Mode)頻率改變程序(Frequency Change Sequence)睡眠模式(Sleep Mode)215-21引發硬體重置引發硬體重置 l當nRESET腳位被外部來源降低成低電位時,不論是哪種操作模式,將引發硬體重置。l沒有任何方法可以遮蔽或是關閉來自外部腳位對應用處理器的重置。lnRESET-OUT腳位也會被觸發。lnR
12、ESET必須在一定時間(tDHW_NRESET)內保持低電位,讓系統達到穩定狀態,以及讓重置的訊息傳遞到各個單元。235-23硬體重置期間之行為硬體重置期間之行為l所有內部暫存器和單位都維持其預先定義的重置狀態。l除了3.6864MHz振盪器之外,沒有任何東西在應用處理器裡是處於運作狀態的。l內部時脈停止且晶片是靜止的。l所有動態記憶體的內容在硬體重置期間會全部遺失。245-24看門狗重置看門狗重置l當軟體無法適當地避免看門狗逾時事件的發生時,就會引發看門狗重置。l只有當軟體無法正確地執行以及可能有損壞的資料時,才會產生看門狗重置。l在看門狗重置時,除了時脈與電源管理員之外,所有單元都會重置。
13、265-26引發看門狗重置引發看門狗重置l當OWER裡面的的看門狗致能位元(WE)被設定時,且OSMR3符合作業系統計時計數器(OSCR)時,才會引發看門狗重置。l不論之前的運作模式為何,都會引發看門狗重置。l看門狗重置會觸發nRESET_OUT。275-27看門狗重置期間之行為看門狗重置期間之行為l除了即時時脈(Real Time Clock)與部分的時脈以及電源管理員之外,所有的單元會回到其預先定義的重置狀態。l所有的動態記憶體的內容都會遺失,因為記憶體控制器接受到完全重置的訊息。285-28GPIO重置重置lGP1必須被適當地設定為重置來源。l除了即時時脈與部分時脈、電源管理員、記憶體控
14、制器之外的所有的應用處理器單元,都會回復其預先定義且已知的狀態。305-30引發引發GPIO重置重置l必須經由GPIO控制器來設定GPIO重置。lGPIO重置功能為位準感應,且不為邊緣觸發。l依照以下步驟來產生重置:GP1必須設定為輸出。從外部將GP1腳位驅動為高電位狀態。設定GP1為輸入。設定GP1的交替(重置)功能。lGPIO重置之前的運作模式不會影響GPIO重置。l引發GPIO重置時,nRESET_OUT會被觸發。l若GP1觸發少於4xN個週期時,則應用處理器則維持先前的運作模式,或是進入GPIO重置。N為加速模式時脈乘數,在核心時脈組態暫存器內。l睡眠模式不會運作,因為所有的GPIO可
15、交替功能的輸入腳位都關閉。外部喚醒來源必須被重導至其中一個致能的GPIO喚醒來源。315-31GPIO重置期間之行為重置期間之行為l時脈單元會以其先前設定的值繼續運作,因此應用處理器會以相同的時脈組態進入與離開GPIO重置。l除了振盪器與記憶體控制器腳位之外,所有的腳位都會回復到重置狀態。lGPIO重置不會重置記憶體控制組態暫存器。l外部記憶體若在GPIO重置之前有適當地設定,則其內容可以被保留。軟體必須正確地設定記憶體控制組態。GPIO重置所耗費的時間必須少於SDRAM的刷新週期。325-32完成完成GPIO重置重置lGPIO重置完成程序如下:因為內部重置被傳送至GPIO控制器與其暫存器,並
16、回到其重置狀態,使GPIO重置觸發的來源被移除。nRESET_OUT觸發移除。開始正常開機程序。除了即時時脈、部分的時脈、電源管理員、記憶體控制器之外,所有應用處理器單元會回復到預先定義的重置狀態。軟體必須檢查RCSR來判定重新開機的原因。335-33執行模式執行模式l應用處理器的一般運作模式。l所有的電源供應皆致能,且所有已經致能的功能的時脈都正常運作。345-34加速模式加速模式l最高的處理效能。l最高核心時脈頻率。355-35進入加速模式進入加速模式l在核心時脈組態暫存器CCCRN內設定處理器執行模式和加速模式之時脈頻率的比例。l必須要透過頻率改變程序的步驟來設定。l當軟體設定時脈設定暫
17、存器(CCLKCFG)的加速位元時,加速模式將會被引發。lCPU必須等待所有在管線(pipeline)內的指令完成。當指令完成之後,才可以用較高的加速模式頻率來運作。lCCLKCFG暫存器軟體可以同時設定或清除包含加速位元在內的其它位元。加速位元的優先權會低於暫存器裡面的其它位元。CPU進入加速模式之前,會優先執行其它位元的設定模式。當CPU離開其它模式時,CPU會以加速位元的狀態做為進入執行模式或是加速模式的基準。365-36加速模式之行為加速模式之行為l除了核心時脈頻率根據CCCR內的N值增加之外,應用處理器在加速模式與在執行模式的行為是一樣的。l當對外部記憶體的存取機率很少時,適合以加速
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- 电源 管理员 课件
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