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Linux学习笔记7：关于i.MX6ULL主频与时钟配置原理详解

news 2025/7/16 17:57:00

以下是关于正点原子B站课程中 i.MX6ULL主频和时钟配置实验的博客内容框架与详细解析，结合实验原理、配置流程及关键代码实现，适合嵌入式开发者参考学习：

一、实验背景

i.MX6ULL默认启动时由内部BootROM将主频设置为396MHz，但其标准工作频率为528MHz，部分型号可超频至696MHz。通过配置系统时钟与外围时钟，可最大化芯片性能并满足不同外设需求。本实验目标是通过编程调整主频至528MHz。

二、硬件原理

1. 时钟源与PLL结构

i.MX6ULL的时钟系统由两路外部晶振驱动：
24MHz晶振：内核及外设主时钟源。
32.768kHz晶振：RTC专用。

芯片内部通过7路PLL（锁相环）生成高频时钟：
1. ARM_PLL (PLL1)：专供ARM内核，可编程倍频至最高1.3GHz。
2. 528_PLL (PLL2)：固定22倍频（24MHz×22=528MHz），生成系统总线时钟。
3. USB1_PLL (PLL3)：固定20倍频（480MHz），提供USB及外设时钟。
4. 其他PLL：如ENET_PLL（500MHz）、VIDEO_PLL（650-1300MHz）等。

部分时钟树展示

2. 主频配置流程

根据博主个人的理解，在配置主频的编程中，本质上就是根据图中相应的多路选择器配置相应的寄存器，进而控制多路选择器进行选择。

1. 要设置ARM内核主频为528MHz，设置CACRR寄存器的ARM_PODF位为2分频,
然后设置PLL1=1056MHz即可。CACRR的bit3~0为ARM_PODF位，可设置0~7，分别对
应1~8分频。如果要设置为2分频的话，CCM_CACRR就要设置为1。再来看一下寄存器CCM_ANALOG_PLL_ARMn，此寄存器结构如图 16.1.4.3 所示：

在寄存器 CCM_ANALOG_PLL_ARMn 中重要的位如下：

ENABLE: 时钟输出使能位，此位设置为 1 使能 PLL1 输出，如果设置为 0 的话就关闭 PLL1 输出。

DIV_SELECT: 此位设置 PLL1 的输出频率，可设置范围为：54~108，PLL1_CLK = Fin * div_seclec/2.0，Fin=24MHz。如果 PLL1 要输出 1056MHz 的话，div_select 就要设置为 88。

分频设置：如下图

2. 设置 PLL1=1056MHz。PLL1=pll1_sw_clk。pll1_sw_clk有两路可以选择，分别为
pll1_main_clk，和step_clk，通过CCSR寄存器的pll1_sw_clk_sel位(bit2）来选择。为0的时候
选择pll1_main_clk，为1的时候选择step_clk。

3. 切换临时时钟源
修改主频需先切换至临时时钟step_clk，步骤如下：
1. 设置step_clk时钟源为24MHz晶振。如图，（通过CCSR寄存器的step_sel进行选择）。
2. 切换pll1_sw_clk到step_clk，确保修改PLL1时系统仍有时钟运行。

为什么要切换到临时时钟呢？打个比方，我们在为病人做心脏手术时取出病人原有的心脏(pll1_main_clk)进行修复，就需要使用一个人造的心脏(即临时时钟step_clk)临时使用，维持病人生命体征，否则病人就无了，这里也是同样的道理。

所以保险起见，在开始之前我们进行判断，判断是否需要切换时钟。

if (((CCM->CCSR >> 2) & 0x1) == 0) { // 判断当前是否使用PLL1
    CCM->CCSR &= ~(1 << 8);          // step_clk选择24MHz晶振
    CCM->CCSR |= (1 << 2);           // pll1_sw_clk切换至step_clk
}

4. 配置PLL1频率
通过CCM_ANALOG_PLL_ARM寄存器设置PLL1倍频参数：
公式：PLL1输出频率 = 24MHz × DIV_SELECT / 2

我们配置的目标为528MHz：需设置DIV_SELECT=88（1056MHz），再通过2分频得到528MHz。

	CCM->ANALOG->PLL_ARM = (1 << 13) | ((88 << 0) & 0X7F)
	CCM->CACRR = 1; //设置分频系数为2

5. 切换回PLL1时钟源

CCM->CCSR &= ~(1 << 2); // pll1_sw_clk切换回PLL1_main_clk

所以，最终整个初始化的函数如下

/*初始化时钟*/
void imx6u_clkinit(void)
{
	/*初始化6U的主频为528Mhz*/
	if(((CCM->CCSR >> 2) & 0X1) == 0)//当前时钟使用pll1_main_clk，需要切换时钟
	{
		CCM->CCSR &= ~(1 << 8); //设置step_clk = osc_clk = 24M
		CCM->CCSR &= ~(1 << 2); //设置pll1_sw_clk = step_clk = 24M
	}

	/* 设置PLL1 = 1056M */
	CCM->ANALOG->PLL_ARM = (1 << 13) | ((88 << 0) & 0X7F)
	CCM->CACRR = 1; //设置分频系数为2
	CCM->CCSR &= ~(1 << 2); //设置pll1_sw_clk = pll1 = 1056M
}