配置S32K116 CMU檢測時鐘模塊

CMU僅適用于S32K11x系列。S32K1xx系列中的其他器件沒有CMU。S32K11x有兩個CMU單元：CMU0和CMU1。它監控作為系統時鐘主要來源的FIRC。CMU需要通過軟件啟用，因為默認情況下未啟用。CMU0用于時鐘丟失檢測時產生復位，映射到RCM_SRS[4]。當FIRC低于編程閾值時，標識時鐘丟失，將IER[FHAIE]和IER[FLLAIE]以及閾值編程設置為啟用復位功能。當FIRC低于或高于編程閾值限制時，CMU1用于中斷生成。在CMU1中設置IER[FHIE]和IER[FLLIE]以及閾值編程，以啟用中斷功能。下圖顯示了CMU與芯片的連接：

在禁用FIRC或SIRC之前，需要禁用CMU。如果FIRC從開始就不存在，則無法啟用CMU，因為啟用CMU需要系統時鐘。

?對于安全應用，CMU應在與WDOG看門狗在不同的時鐘上運行。

?CMU在最壞情況下將FIRC時鐘超出范圍事件標記為+/-7.5%的準確度，條件是FIRC和SIRC符合器件數據手冊規格范圍，即在最壞的情況下分別為+/-1.1%和+/-3.3%。如果FIRC和SIRC違反規范，CMU精度將進一步下降到+/-7.5%以下。

?當REF_CNT編程值為1000時，CMU在標記FIRC時鐘超出范圍事件時所用的硬件安全反應時間為128 us，精確度為+/-7.5%。如果FIRC和SIRC違反規范，硬件安全反應時長將超過128 us。

?建議通過軟件將時鐘范圍超出事件，設置為復位系統，而不是使用中斷。

在S32K116 系統添加時鐘監控單元。初始化時鐘FIRC(48MHz)，參考配置代碼如下。

CMU0只能在時鐘丟失時觸發復位，為此，配置參考計數、啟用CMU0中斷并啟用頻率檢查。CMU1只能在頻率高于或低于編程限制時觸發中斷。為此，配置參考計數、HTCR和LTCR、中斷和啟用頻率檢查。重新啟動后，系統必須驗證復位是否由時鐘丟失引起。功能Sanity_check執行此操作，如果它是由FIRC丟失引起的，則系統進入安全狀態。如果導致CMU1中斷，系統將驗證中斷原因，然后進入安全狀態。

#include "S32K116.h"

#include "clocks.h"

#define GREEN_LED 15 /* 定義綠色 LED */

#define RED_LED 16 /* 定義紅色LED */

/* Sanity_check函數可能返回狀態的枚舉*/

typedef enum

{

FIRC_NOT_OK = 0,

FIRC_OK= 1

}Sanity_check_status_t;

/*該功能表示如果時鐘監視器檢測到FIRC有問題，系統應跳至安全狀態。*/

void Safe_state(void)

{

for(;;)

{

/* 應用程序特定安全狀態*/

}

}

// 通過讀取RCM_SRS寄存器，驗證上次系統復位是否由時鐘丟失觸發。

SOSC_AND_SPLL_OK：系統復位不是由LOC或LOL觸發的

*SOSC_NOT_OK: LOC觸發了系統復位

*SPLL_NOT_OK: 系統復位由LOL觸發

Sanity_check_status_t Sanity_check(void)

{

///應用軟件需要檢測RCM的錯誤標志狀態

/* 判斷RCM_SRS寄存器的CMU_LOC 位是否被置位*/

if(True == ((RCM->SRS & RCM_SRS_CMU_LOC_MASK) >> RCM_SRS_CMU_LOC_SHIFT))

{

/* 返回 SOSC_NOT_OK 狀態*/

return FIRC_NOT_OK;

}

/* 默認返回SOSC_AND_SPLL_OK 狀態*/

return FIRC_OK;

}

/* SCG_CMU_LVD_LVWSCG_IRQHandler 表示 CMU中斷。當頻率不在編程范圍內時，通過 CMU1觸發，通過關閉綠色LED，點亮紅色 LED指示。*/

void SCG_CMU_LVD_LVWSCG_IRQHandler(void)

{

/* 關閉綠色的 LED */

PTD->PCOR |= 1 << GREEN_LED;

/* 開啟紅色的LED */

PTD->PSOR |= 1 << RED_LED;

///對于丟失的中斷請求，應用程序可能需要在系統級別上包括檢測或保護措施

/* 中斷由CMU1引起，頻率高于閾值*/

if(True == (CMU_FC_1->IER & CMU_FC_SR_FHH_MASK) >> CMU_FC_SR_FHH_SHIFT)

{

/* 清除中斷的標志*/

CMU_FC_1->SR |= CMU_FC_SR_FHH_MASK;

/* 進入安裝狀態 */

Safe_state();

}

/* 中斷由CMU1引起，頻率低于閾值*/

else if(True == (CMU_FC_1->IER & CMU_FC_SR_FLL_MASK) >> CMU_FC_SR_FLL_SHIFT)

{

/* 清除中斷的標志*/

CMU_FC_1->SR |= CMU_FC_SR_FLL_MASK;

/* 進入安裝狀態 */

Safe_state();

}

}

int main(void)

{

/* 驗證之前的復位是否是由時鐘丟失引起的*/

if(FIRC_NOT_OK == Sanity_check())

{

/* 進入安全狀態*/

Safe_state();

}

/* 使能端口 D的時鐘，開啟綠色和紅色的LED 指示*/

PCC-> PCCn[PCC_PORTD_INDEX] = PCC_PCCn_CGC_MASK;

/* 選擇GPIO */

PORTD->PCR[GREEN_LED] = PORT_PCR_MUX(1);

/* 設置端口D 引腳 15 為輸出*/

PTD->PDDR |= 1 << GREEN_LED;

/* 選擇GPIO*/

PORTD->PCR[RED_LED] = PORT_PCR_MUX(1);

/* 設置端口D引腳16 為輸出*/

PTD->PDDR |= 1 << RED_LED;

/* 開啟綠色 LED輸出*/

PTD->PSOR |= 1 << GREEN_LED;

/* 配置寄存器將FIRC映射到引腳*/

FIRC_init();

/*啟用NVIC模塊中的CMC_FC_0和CMC_FC_1中斷*/

NVIC_enable_CMU_interrupt();

/* 配置SIRC */

SIRC_init();

/* 設置SIRC 為系統時鐘*/

SCG->RCCR = SCG_RCCR_SCS(2);

///對于安全相關應用，必須使用時鐘監視器。如果應用安全功能使用SCG監視器的模塊，用戶應驗證時鐘監視器未被禁用，且其故障由軟件管理。需要以下監督功能：內部快速參考時鐘丟失、系統FIRC頻率高于（可編程）上限頻率參考、系統FIRC頻率低于（可編程的）下限頻率參考、應用軟件必須在激活安全相關功能之前驗證S32K1xx的初始化是否正確。時鐘監視器已啟用。

/* 配置CMU0 來檢測內部的 FIRC是否丟失*/

CMU0_init();

/* 配置 CMU1來檢測 FIRC的頻率是否變化*/

CMU1_init();

/* 關閉FIRC，因此CMU_FC_0 會觸發復位*/

SCG->FIRCCSR &= ~SCG_FIRCCSR_FIRCEN_MASK;

for(;;){}

return 0;

}

#include "clocks.h"

/*NVIC_enable_CMU_interrupt 在NVIC中使能CMU模塊的中斷*/

void NVIC_enable_CMU_interrupt(void)

{

/* 清除 IRQs, SCG NVIC 中斷 ID = 21 */

S32_NVIC->ICPR[0] = 1 << (SCG_CMU_LVD_LVWSCG_IRQn % 32);

/* 使能 IRQ */

S32_NVIC->ISER[0] = 1 << (SCG_CMU_LVD_LVWSCG_IRQn % 32);

}

/*SIRC_init 如果可以寫入SIRCCSR，則禁用SIRC，以便可以選擇8MHz頻率，然后將DIV 1和2設置為除以1。啟用SIRC并等待SIRC有效。*/

void SIRC_init(void)

{

/* 驗證是否可以寫入控制狀態寄存器 */

if(False == ((SCG->SIRCCSR & SCG_SIRCCSR_LK_MASK) >> SCG_SIRCCSR_LK_SHIFT))

{

/* 禁用SIRC，以便進行更改 */

SCG->SIRCCSR &= ~(SCG_SIRCCSR_SIRCLPEN_MASK |SCG_SIRCCSR_SIRCEN_MASK);

SCG->SIRCDIV |= SCG_SIRCDIV_SIRCDIV1(1) | SCG_SIRCDIV_SIRCDIV2(1);

/*選擇高頻范圍 (8MHz) */

SCG->SIRCCFG |= SCG_SIRCCFG_RANGE_MASK;

/* 使能 SIRC */

SCG->SIRCCSR |= SCG_SIRCCSR_SIRCLPEN_MASK |SCG_SIRCCSR_SIRCEN_MASK;

/* 等待直到 SIRC 是有效的*/

while(False == ((SCG->SIRCCSR & SCG_SIRCCSR_SIRCVLD_MASK) >> SCG_SIRCCSR_SIRCVLD_SHIFT));

}

}

/*FIRC_init 配置寄存器需要將FIRC輸出到引腳上*/

void FIRC_init(void)

{

/* 配置內部的FIRC到端口 B的第5腳*/

/* 在SCG_CLKOUTCNFG寄存器的CLKOUTSEL 中選擇 FIRC*/

SCG->CLKOUTCNFG |= SCG_CLKOUTCNFG_CLKOUTSEL(3);

/* 在SIM_CHIPCTL，CLKOUTSEL中 選擇 FIRC*/

SIM->CHIPCTL |= SIM_CHIPCTL_CLKOUTSEL(0);

/* 配置 CLKOUT 分頻*/

SIM->CHIPCTL |= SIM_CHIPCTL_CLKOUTDIV(0);

/* 使能CLKOUT */

SIM->CHIPCTL |= SIM_CHIPCTL_CLKOUTEN_MASK;

/* 將 CLKOUT 配置到引腳 PTB5 */

/* 使能端口 B 時鐘*/

PCC->PCCn[PCC_PORTB_INDEX] = PCC_PCCn_CGC_MASK;

/* 設置端口 B的引腳 5設為輸出*/

PTB->PDDR |= 1 << PTB5;

/* 選擇 CLKOUT */

PORTB->PCR[PTB5] = PORT_PCR_MUX(5);

}

/* CMU0_init：該函數配置 CMU0來檢測是否有 FIRC時鐘丟失。為此，需要對參考計數進行編程，需要啟用中斷和頻率檢查。當FIRC丟失時，將觸發復位。*/

void CMU0_init(void)

{

/* 使能 CMU0時鐘門控*/

PCC->PCCn[PCC_CMU0_INDEX] = PCC_PCCn_CGC_MASK;

/*

總線頻率= 8 MHz

參考時鐘頻率= 8 MHz

監控時鐘頻率 = 48 MHz

* 公式1:

F1 = 3 * 參考時鐘頻率 / 總線頻率

F1 = 3 * (8 MHz / 8MHz) = 3

* 公式 2:

F2 = 6 + 3 * (參考時鐘頻率 / 監控時鐘頻率)

F2 = 6 + 3 * (8 MHz / 48 MHz) = 6.5

* F1和F2結果之間的最大值Max(F1, F2)，Max(3, 6.5) = 6.5

* 最大結果的上限 Ceiling(6.5) = 7

* RCCR[REF_CNT] = 7

*/

CMU_FC_0->RCCR = 7;

/* 使能CMU0 中斷*/

CMU_FC_0->IER |= CMU_FC_IER_FHHAEE_MASK | CMU_FC_IER_FLLAEE_MASK;

/* 使能頻率檢測*/

CMU_FC_0->GCR = CMU_FC_GCR_FCE_MASK;

/* 等待頻率檢查開始運行 */

while(False == (CMU_FC_0->SR & CMU_FC_SR_RS_MASK) >> CMU_FC_SR_RS_SHIFT);

}

/*CMU1_init：其功能配置CMU1以檢測FIRC的頻率是否不在編程限制之間。為此，需要對參考計數、HTRC和LTRC進行編程，需要啟用中斷和頻率檢查。如果頻率不在限值之間，將觸發SCG_CMU_LVD_LVWSCG_IRQ。*/

void CMU1_init(void)

{

/* 使能 CMU1時鐘門控 */

PCC->PCCn[PCC_CMU1_INDEX] = PCC_PCCn_CGC_MASK;

/*

總線頻率= 8 MHz

參考時鐘頻率= 8 MHz

監控時鐘頻率 = 48 MHz

* 公式1:

F1 = 3 *參考時鐘頻率/ 總線頻率

F1 = 3 * (8 MHz / 8MHz) = 3

* 公式 2:

F2 = 6 + 3 * (參考時鐘頻率/ 監控時鐘頻率)

F2 = 6 + 3 * (8 MHz / 48 MHz) = 6.5

*F1和F2結果之間的最大值Max(F1, F2)，Max(3, 6.5) = 6.5

* 最大結果的上限 Ceiling(6.5) = 7

* RCCR[REF_CNT] = 7

*/

CMU_FC_1->RCCR = 7;

/*

* HTCR 和 LTCR 計算

* 參考時鐘頻率= 8 MHz

* 監控時鐘頻率= 48 MHz

* RCCR[REF_CNT] = 7

* Ideal_monitored_clock_count = (監控時鐘頻率 / 參考時鐘頻率) * REF_CNT

* Ideal_monitored_clock_count = (48 MHz / 8 MHz) * 7 = 42

*參考時鐘頻率和監控時鐘頻率變化+/- 5%

* CMU_FC_inaccuracy = 3

* HTCR[HFREF] = (Ideal_monitored_clock_count * (100% + 5%)) + CMU_FC_inaccuracy

* HTCR[HFREF] = (42 * (105%)) + 3 = 47.1 --> 47

* LTCR[LFREF] = (Ideal_monitored_clock_count * (100% - 5%)) - CMU_FC_inaccuracy

* LTCR[LFREF] = ( 42 * (95%)) - 3 = 36.9 --> 37

*/

CMU_FC_1->HTCR = 47;

CMU_FC_1->LTCR = 37;

/* 使能 CMU1 中斷 */

CMU_FC_1->IER = CMU_FC_IER_FHHIE_MASK | CMU_FC_IER_FLLIE_MASK;

/* 使能頻率檢測*/

CMU_FC_1->GCR = CMU_FC_GCR_FCE_MASK;

/* 等待頻率檢查開始運行 */

while(False == (CMU_FC_1->SR & CMU_FC_SR_RS_MASK) >> CMU_FC_SR_RS_SHIFT);

}