龙芯2K1000实战开发-时钟设计

概要

整体架构流程

1.CPU时钟设计

2.外设时钟设计

技术名词解释

1.PHY：

2.有源晶振：

3.无源晶振：

技术细节

1.CPU时钟

2.外设时钟

3.注意事项

小结

概要

提示：这里可以添加技术概要

本文主要结合项目方案，结合相应外设需求，设计单板时钟方案

整体架构流程

提示：这里可以添加技术整体架构

整体单板时钟方案，分为两部分。

1.CPU时钟设计

一部分是：以CPU为核心，包括自身一些控制的时钟；

2.外设时钟设计

另外一部分：各个外设PHY或驱动器的时钟。

考虑到本方案分享的为全国产化方案设计，这里以太网88E1510，可以用裕太微电子YT8521替代。

技术名词解释

1.PHY：

物理层定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口。物理层的芯片称之为PHY。

2.有源晶振：

有源晶振有4个引脚，是一个完整的振荡器，其中除了石英晶体外，还有晶体管和阻容元件，因此体积较大，只需要电源，就可输出比较好的波形

3.无源晶振：

无源晶振是有2个引脚的无极性元件，需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来。

无源晶振信号质量较差，通常需要精确匹配外围电路（用于信号匹配的电容、电感、电阻等），更换不同频率的晶体时周边配置电路也需要做相应的调整。

4.晶振原理：

有一些电子设备需要频率高度稳定的交流信号，而LC振荡器稳定性较差，频率容易漂移（即产生的交流信号频率容易变化）。在振荡器中采用一个特殊的元件——石英晶体，可以产生高度稳定的信号，这种采用石英晶体的振荡器称为晶体振荡器。

5.晶振的作用：

一般的晶振作用是产生振荡，晶振有不同的频率，可以使电路工作在稳定的频率范围之内，它是给集成电路的启振器件，晶振就是步调基准、稳定频率、选择频率。几乎所有工业，科技，车载，数码，电子等多个领域都可以用得上晶振。晶振在电路中的作用是为系统提供基本的时钟信号

技术细节

1.CPU时钟

CPU时钟主要分为以下几个部分

1.系统主时钟：

2.USB控制器时钟：

3.固态硬件控制器时钟：

4.PCIe控制器时钟：

5.RTC时钟：

各个时钟的具体要求如下图。

在上述时钟中，系统时钟和RTC时钟必须由外部时钟提供，

USB 时钟、PCIE 时钟、SATA 时钟，可以使用内部时钟源。SATA 时钟通过软件配置时钟源，USB 时钟、PCIE 时钟需要通过硬件配置时钟源，配置方法，具体配置方法，我们将在下节进行介绍。

为了系统的稳定性，我们都采用有源晶振进行设计，这里我们时钟方案芯片，采用南京中电熊猫晶体科技有限公司的型号。具体型号如下：

ON-3-5-100M-25

ON-3-5-32.768k-25

2.外设时钟

晶振就涉及到一款，这里我们也同样选用中电熊猫的产品进行设计。

不过如果项目中还有其他外设，他们加的晶振系列比较齐全。也都可以选用，此外时钟系列还有杨兴（据说非核心国产）等厂家可以参考和替换。

3.注意事项

另外时钟选型封装尽量使用常见的封装进行设计，例如3225，这样以后在项目替换时，很容易找到替换的物料。

另外温馨提示一个bug，再用有源晶振替换无源晶振时，需要注意皮尔斯振荡器的负极应当悬空。

小结

提示：这里可以添加总结

本文主要从CPU自身出发，综合考虑各个外设，对龙芯2K1000进行全国化设计，本文方案可应用于2K1000但不局限于此芯片，其他国产芯片时钟方案，也可以按照本文推荐的方案，进行修改和设计。