第1章NEC公司单片机 图1-5时钟发生器方框图
图１ ５ 时钟发生器方框图 第１章 ＮＥＣ公司单片机 ５１
世界流行单片机技术手册—日本系列 (1)μPD78054的两种系统时钟振荡器 ①主系统时钟振荡器 主系统时钟振荡器的振荡频率的范围是1.0~10.0MHz。执行STOP指令或者对处理 器时钟控制寄存器PCC进行设置可使振荡停止。 ②子系统时钟振荡器 子系统时钟振荡器振荡频率为32.T68kHz。振荡不能被停止，如果子系统时钟振荡器不 用，可用处理器时钟控制寄存器将片上反馈电阻断开，用STOP方式减少功耗。 (2)时钟发生器分类 ·控制寄存器：处理器控制寄存器PCC和振荡器模式选择寄存器OSMS。 ·主系统时钟振荡器和子系统时钟振荡器。 PCC寄存器设置CPU的时钟选择分频比、主系统时钟振荡器工作或停止、使用或不使用 子系统时钟振荡器反馈电阻。复位后PCC的值为O4H。 PCC格式： 65 432 10 MCC FRC CLS CSsPCC2PCCIPCCO 其中 CSS:CPU时钟选择位。0为主系统时钟：1为子系统时钟 PCC2、PCC1,PCC0:分频比的设置位。 CLS:CPU时钟状态。0为主系统时钟；1为子系统时钟。 FRC:子系统时钟反馈电阻选择。0为用：1为不用。 MCC:主系统时钟振荡器控制。0为振荡：1为停振。 第3位固定为0，第5位为只读位，其余为读/写位。 OSMS格式： 6543210 0000000Mcs 其中 MCS:主系统时钟分频控制。0为倍分：1为不倍分。 主系统的时钟可选择，当子系统的振荡频率为5.0MHz时，共有6个CPU时钟级别，即 0.4s、0.84s、1.6us,3.2us、6.4s(12.8s),可通过PCC的设置，分别对应PCC2、PCC1 PCC0为000,001,010,011,100。当选用主系统时钟，有两种备用模式，即STOP和HALT。 为了减小在STOP模式下的功耗，子系统时钟反馈电阻可以被断开从而停止子系统时钟。 PCC寄存器可以用于设置子系统时钟工作，以减小电流，在32.768kH2振荡频率下， CPU的时钟为122us。 当选用了子系统时钟，主系统时钟振荡可以被停止。可使用HALT模式，但STOP模式 不能用。主系统时钟可以在被分频之后提供给外设，子系统时钟提供给16位定时器/事件计 数器，监视定时器和时钟输出功能。因而在备用模式下，16位定时器/事件计数器，监视定时 器和时钟输出功能可以正常工作。但主系统时钟停止后，外部设备没法正常工作
（１）μＰＤ７８０５４的两种系统时钟振荡器 ① 主系统时钟振荡器 主系统时钟振荡器的振荡频率的范围是１．０～１０．０ ＭＨｚ。执行 ＳＴＯＰ指令或者对处理 器时钟控制寄存器 ＰＣＣ进行设置可使振荡停止。 ② 子系统时钟振荡器 子系统时钟振荡器振荡频率为３２．７６８ｋＨｚ。振荡不能被停止，如果子系统时钟振荡器不 用，可用处理器时钟控制寄存器将片上反馈电阻断开，用ＳＴＯＰ方式减少功耗。 （２）时钟发生器分类 ? 控制寄存器：处理器控制寄存器 ＰＣＣ和振荡器模式选择寄存器 ＯＳＭＳ。 ? 主系统时钟振荡器和子系统时钟振荡器。 ＰＣＣ寄存器设置 ＣＰＵ 的时钟选择分频比、主系统时钟振荡器工作或停止、使用或不使用 子系统时钟振荡器反馈电阻。复位后 ＰＣＣ的值为０４Ｈ。 ＰＣＣ格式： ７ ６ ５ ４ ３ ２ １ ０ ＭＣＣ ＦＲＣ ＣＬＳ ＣＳＳ ０ ＰＣＣ２ ＰＣＣ１ ＰＣＣ０ 其中 ＣＳＳ：ＣＰＵ 时钟选择位。０为主系统时钟；１为子系统时钟 ＰＣＣ２、ＰＣＣ１、ＰＣＣ０：分频比的设置位。 ＣＬＳ：ＣＰＵ 时钟状态。０为主系统时钟；１为子系统时钟。 ＦＲＣ：子系统时钟反馈电阻选择。０为用；１为不用。 ＭＣＣ：主系统时钟振荡器控制。０为振荡；１为停振。 第３位固定为０，第５位为只读位，其余为读／写位。 ＯＳＭＳ格式： ７ ６ ５ ４ ３ ２ １ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ＭＣＳ 其中 ＭＣＳ：主系统时钟分频控制。０为倍分；１为不倍分。 主系统的时钟可选择，当子系统的振荡频率为５．０ ＭＨｚ时，共有６个 ＣＰＵ 时钟级别，即 ０．４μｓ、０．８μｓ、１．６μｓ、３．２μｓ、６．４μｓ（１２．８μｓ），可通过ＰＣＣ的设置，分别对应ＰＣＣ２、ＰＣＣ１、 ＰＣＣ０为０００、００１、０１０、０１１、１００。当选用主系统时钟，有两种备用模式，即 ＳＴＯＰ和 ＨＡＬＴ。 为了减小在ＳＴＯＰ模式下的功耗，子系统时钟反馈电阻可以被断开从而停止子系统时钟。 ＰＣＣ寄存 器 可 以 用 于 设 置 子 系 统 时 钟 工 作，以 减 小 电 流，在３２．７６８ｋＨｚ振 荡 频 率 下， ＣＰＵ 的时钟为１２２μｓ。 当选用了子系统时钟，主系统时钟振荡可以被停止。可使用 ＨＡＬＴ 模式，但 ＳＴＯＰ模式 不能用。主系统时钟可以在被分频之后提供给外设，子系统时钟提供给１６位定时器／事件计 数器，监视定时器和时钟输出功能。因而在备用模式下，１６位定时器／事件计数器，监视定时 器和时钟输出功能可以正常工作。但主系统时钟停止后，外部设备没法正常工作。 ６１ 世界流行单片机技术手册———日本系列
第1章NEC公司单片机 主系统时钟振荡器用连到X1和X2引脚的晶体谐振器或陶瓷谐振器（标称值5.0MHz) 产生振荡。外部时钟被输入到主系统时钟振荡器。X1引脚输入时钟信号，X2引脚输入反相 的时钟信号，具体如图1一6所示。当主系统时钟停止时，一些电流可能通过子系统时钟振荡 器的片内反馈电阻泄漏，为了防止电流泄漏，可由处理器时钟控制寄存器的第6位(FRC)的设 置将片内反馈电阻断开。 二 1x2 外部时钟 镂盛密】 PD74HCU04 (a)品体谐振器或陶瓷谐振器振荡 (b)外部时钟 图16主系统时钟振荡器外部电路 子系统时钟振荡器用连到XT1和XT2引脚的晶体谐振器（标称值32.768kHz)产生振 荡。外部时钟能被输入到子系统时钟振荡器。XT1引脚输入时钟信号，XT2引脚输入反相的 时钟信号。如果不需要子系统时钟用于低功耗工作和时钟操作，将XT1和XT2引脚按如下 方式连接。XT1:接到Vo或Vss:XT2:开路 (3)时钟发生器的操作 时钟发生器产生下列信号并控制CPU的操作方式，包括待机方式。 。主系统时钟fa 。子系统时钟.。 ●CPU时钟fu. ●外设硬件时钟 时钟发生器电路的功能和操作由处理器时钟控制寄存器PCC决定。 ①一旦产生复位信号，则选择主系统时钟最低速度(6.4s,在5.0MHz下操作，PCC= 04H)。在RES正T引脚低电平期间，主系统时钟振荡停根。 ②用主系统时钟选择，设置PCC寄存器可对五个CPU时钟状态(0.4s、0.84s、1.6us、 3.2s、6.4s,在5.0MHz下操作)选一。 ③用主系统时钟选择，可选用两种待机方式：STOP方式和HALT方式。为了在STOP 方式下进一步减少功耗，在子系统时钟不用的情况下，用PCC的位[6](FRC)将子系统时钟反 馈电阻断开 ④PCC寄存器可用于选择子系统时钟，在低功耗下操作系统(1224s,在32.768kHz下 操作)。 ⑤若选择子系统时钟，可用PCC寄存器使主系统时钟振荡停止。可以在HALT方式， 不能用STOP方式（子系统时钟振荡停不下米）。 ⑥主系统时钟被分频之后提供给外围硬件。子系统时钟只能提供给16位定时/计数器、 看门狗定时器和时钟输出。因而，时钟计时器功能和时钟输出功能在待机方式也能连续。因 为所有外围硬件操作使用主系统时钟，主系统时钟停止，外围硬件工作也会停止（除了外部时 钟以外)
主系统时钟振荡器用连到 Ｘ１和 Ｘ２引脚的晶体谐振器或陶瓷谐振器（标称值５．０ＭＨｚ） 产生振荡。外部时钟被输入到主系统时钟振荡器。Ｘ１引脚输入时钟信号，Ｘ２引脚输入反相 的时钟信号，具体如图１ ６所示。当主系统时钟停止时，一些电流可能通过子系统时钟振荡 器的片内反馈电阻泄漏，为了防止电流泄漏，可由处理器时钟控制寄存器的第６位（ＦＲＣ）的设 置将片内反馈电阻断开。 图１ ６ 主系统时钟振荡器外部电路 子系统时钟振荡器用连到 ＸＴ１和 ＸＴ２引脚的晶体谐振器（标称值３２．７６８ｋＨｚ）产生振 荡。外部时钟能被输入到子系统时钟振荡器。ＸＴ１引脚输入时钟信号，ＸＴ２引脚输入反相的 时钟信号。如果不需要子系统时钟用于低功耗工作和时钟操作，将 ＸＴ１和 ＸＴ２引脚按如下 方式连接。ＸＴ１：接到 ＶＤＤ或 ＶＳＳ；ＸＴ２：开路。 （３）时钟发生器的操作 时钟发生器产生下列信号并控制 ＣＰＵ 的操作方式，包括待机方式。 ? 主系统时钟ｆｘｘ。 ? 子系统时钟ｆｘｔ。 ? ＣＰＵ 时钟ｆＣＰＵ。 ? 外设硬件时钟。 时钟发生器电路的功能和操作由处理器时钟控制寄存器 ＰＣＣ决定。 ① 一旦产生复位信号，则选择主系统时钟最低速度（６．４μｓ，在５．０ ＭＨｚ下操作，ＰＣＣ＝ ０４Ｈ）。在ＲＥＳＥＴ引脚低电平期间，主系统时钟振荡停振。 ② 用主系统时钟选择，设置ＰＣＣ寄存器可对五个ＣＰＵ 时钟状态（０．４μｓ、０．８μｓ、１．６μｓ、 ３．２μｓ、６．４μｓ，在５．０ＭＨｚ下操作）选一。 ③ 用主系统时钟选择，可选用两种待机方式：ＳＴＯＰ方式和 ＨＡＬＴ 方式。为了在 ＳＴＯＰ 方式下进一步减少功耗，在子系统时钟不用的情况下，用 ＰＣＣ的位［６］（ＦＲＣ）将子系统时钟反 馈电阻断开。 ④ ＰＣＣ寄存器可用于选择子系统时钟，在低功耗下操作系统（１２２μｓ，在３２．７６８ｋＨｚ下 操作）。 ⑤ 若选择子系统时钟，可用 ＰＣＣ 寄存器使主系统时钟振荡停止。可以在 ＨＡＬＴ 方式， 不能用ＳＴＯＰ方式（子系统时钟振荡停不下来）。 ⑥ 主系统时钟被分频之后提供给外围硬件。子系统时钟只能提供给１６位定时／计数器、 看门狗定时器和时钟输出。因而，时钟计时器功能和时钟输出功能在待机方式也能连续。因 为所有外围硬件操作使用主系统时钟，主系统时钟停止，外围硬件工作也会停止（除了外部时 钟以外）。 第１章 ＮＥＣ公司单片机 ７１
18 世界流行单片机技术手册—日本系列 (4)主系统时钟操作 当用主系统时钟操作时（处理器时钟控制寄存器PCC第5位置0），由PCC设置执行下列 操作： ①指令执行速度取决于电源电压，指令执行周期可用PCC的第0位到第2位改变(PCC0 ~PCC2). ②如果PCC的第7位(MCC)置1，当用主系统时钟操作时，主系统时钟振荡不会停止。 当PCC的第4位(CSS)置1，操作切换到子系统时钟操作(CLS=1)。在此之后，主系统时钟 停止 (5)系统时钟和CPU时钟的转换过程 系统时钟与CPU时钟的转换过程如图1-7所示。 RESET 中斯植求 系凭时锌 最染度最大速度作十子系统时特楼作 高速操作 内部发橙操罪·50M五 图1-7系统时钟与CPU时钟的转换 ①电源接通后，置RESET信号为低电平使CPU复位。此后，当RESET变为高电平时，脱 离复位状态，主系统时钟开始振荡。振荡稳定时间(2“/f.)自动保证。接若，CPU开始以主系 统时钟最小速度执行指令(6.4us,在5.0MHz下操作)。 ②经过一段充分时间后，Ve电压增加，允许操作以最大速度进行，重新写PCC,使操作 以最大速度进行。 ③一旦检测出V电压减少，产生中断，主系统时钟转换为子系统时钟（子系统时钟必须 在振荡稳定状态)。 ④当检测出Vo电压恢复正常，产生中断，MCC置0，主系统时钟振荡开始，经过振荡稳 定阶段后，重新写PCC,恢复最大速度操作。 2.定时器 (1)定时器分类 ①16位定时器/事件计数器(TM0) TM0可用于内部计时器、PWM输出、脉冲宽度测量、红外线遥控信号接收、外部事件计 数器、输出频幸可调的方波信号或短脉冲信号
（４）主系统时钟操作 当用主系统时钟操作时（处理器时钟控制寄存器ＰＣＣ第５位置０），由ＰＣＣ设置执行下列 操作： ① 指令执行速度取决于电源电压，指令执行周期可用ＰＣＣ的第０位到第２位改变（ＰＣＣ０ ～ＰＣＣ２）。 ② 如果 ＰＣＣ的第７位（ＭＣＣ）置１，当用主系统时钟操作时，主系统时钟振荡不会停止。 当 ＰＣＣ的第４位（ＣＳＳ）置１，操作切换到子系统时钟操作（ＣＬＳ＝１）。在此之后，主系统时钟 停止。 （５）系统时钟和 ＣＰＵ时钟的转换过程 系统时钟与 ＣＰＵ 时钟的转换过程如图１ ７所示。 图１ ７ 系统时钟与 ＣＰＵ时钟的转换 ① 电源接通后，置ＲＥＳＥＴ信号为低电平使 ＣＰＵ 复位。此后，当ＲＥＳＥＴ变为高电平时，脱 离复位状态，主系统时钟开始振荡。振荡稳定时间（２１６／ｆｘｘ）自动保证。接着，ＣＰＵ 开始以主系 统时钟最小速度执行指令（６．４μｓ，在５．０ＭＨｚ下操作）。 ② 经过一段充分时间后，ＶＤＤ电压增加，允许操作以最大速度进行，重新写 ＰＣＣ，使操作 以最大速度进行。 ③ 一旦检测出 ＶＤＤ电压减少，产生中断，主系统时钟转换为子系统时钟（子系统时钟必须 在振荡稳定状态）。 ④ 当检测出 ＶＤＤ电压恢复正常，产生中断，ＭＣＣ 置０，主系统时钟振荡开始，经过振荡稳 定阶段后，重新写 ＰＣＣ，恢复最大速度操作。 ２．定时器 （１）定时器分类 ① １６位定时器／事件计数器（ＴＭ０） ＴＭ０可用于内部计时器、ＰＷＭ 输出、脉冲宽度测量、红外线遥控信号接收、外部事件计 数器、输出频率可调的方波信号或短脉冲信号。 ８１ 世界流行单片机技术手册———日本系列
第1章NEC公司单片机 19 ②8位定时器/事件计数器(TM1和TM2) 基本同上，两个8位定时器/事件计数器可以用做一个16位定时器/事件计数器。 ③监视定时器(TM3) 监视定时器能每0.5s置一标志，可用于定时中断。 ④看门狗定时器(WDTM) WDTM能执行看门狗定时器功能 ⑤时钟输出控制电路 该电路对主系统时钟进行分频，然后提供给其他外部设备。 ⑥蜂鸣输出控制电路 通讨对主系统时钟分频获取蜂鸣频率 (2)主要定时器介绍 ①16位定时器/事件计数器 PD78054系列单片机的16位定时器/事件计数器其结构框图如图1-8所示，包括以下 硬件 。定时器寄存器 TMO. 。捕获/比较寄存器： CRO0、CR01。 ·定时器输出 TO0。 。控制寄存器、定时时钟选择寄存器：TCL0。 。16位定时器模式控制寄存器： TMCO, 捕捉/比较控制寄存器 CRCO. ·16位定时器输出控制寄存器： TOCO. ·端口模式寄存器3： PM3。 。外部中断模式寄存器 INTMO 。取样时钟选择寄存器： SCS. 16位的寄存器，通过设置CRC0的位0来确定其工作模式。当CR00用做比较寄存器时 可把CR00预置的常数值与16位定时寄存器TM0的计数值相比较，若匹配，则产生中断请求 INTTMO0。当CRO0用做捕捉寄存器，则有可以选择INTPO/TIO0脚或INTP1/TIo1脚作捕 捉触发。 CROI 16位的捕捉计时/比较寄存器，通过设置CRC0的位[2]来确定其工作模式。当CR1用 做比较寄存器时，可把CR01预置的常数值与16位定时寄存器TM0的计数值相比较，若匹 配，则产生中断请求INTTM01。当CRO1用做捕捉寄存器，则有可以选择INTP0/TIO0脚或 INTP1/TIO0脚作捕捉触发。 TMO 脉冲计数的16位寄存器。 TCLO 除了设置16位计时寄存器的计时时钟，还可以设置PCL输出时钟。复位后的值为O0H。 TCL0格式（地址：FF4OH):
② ８位定时器／事件计数器（ＴＭ１和 ＴＭ２） 基本同上，两个８位定时器／事件计数器可以用做一个１６位定时器／事件计数器。 ③ 监视定时器（ＴＭ３） 监视定时器能每０．５ｓ置一标志，可用于定时中断。 ④ 看门狗定时器（ＷＤＴＭ） ＷＤＴＭ 能执行看门狗定时器功能。 ⑤ 时钟输出控制电路 该电路对主系统时钟进行分频，然后提供给其他外部设备。 ⑥ 蜂鸣输出控制电路 通过对主系统时钟分频获取蜂鸣频率。 （２）主要定时器介绍 ① １６位定时器／事件计数器 μＰＤ７８０５４系列单片机的１６位定时器／事件计数器其结构框图如图１ ８所示，包括以下 硬件： ? 定时器寄存器： ＴＭ０。 ? 捕获／比较寄存器： ＣＲ００、ＣＲ０１。 ? 定时器输出： ＴＯ０。 ? 控制寄存器、定时时钟选择寄存器：ＴＣＬ０。 ? １６位定时器模式控制寄存器： ＴＭＣ０。 ? 捕捉／比较控制寄存器： ＣＲＣ０。 ? １６位定时器输出控制寄存器： ＴＯＣ０。 ? 端口模式寄存器３： ＰＭ３。 ? 外部中断模式寄存器： ＩＮＴＭ０。 ? 取样时钟选择寄存器： ＳＣＳ。 ＣＲ００ １６位的寄存器，通过设置ＣＲＣ０的位０来确定其工作模式。当ＣＲ００用做比较寄存器时， 可把 ＣＲ００预置的常数值与１６位定时寄存器 ＴＭ０的计数值相比较，若匹配，则产生中断请求 ＩＮＴＴＭ００。当 ＣＲ００用做捕捉寄存器，则有可以选择ＩＮＴＰ０／ＴＩ００脚或ＩＮＴＰ１／ＴＩ０１脚作捕 捉触发。 ＣＲ０１ １６位的捕捉计时／比较寄存器，通过设置 ＣＲＣ０的位［２］来确定其工作模式。当 ＣＲ０１用 做比较寄存器时，可把 ＣＲ０１预置的常数值与１６位定时寄存器 ＴＭ０的 计 数 值 相 比 较，若 匹 配，则产生中断请求ＩＮＴＴＭ０１。当 ＣＲ０１用做捕捉寄存器，则有可以选择ＩＮＴＰ０／ＴＩ００脚或 ＩＮＴＰ１／ＴＩ００脚作捕捉触发。 ＴＭ０ 脉冲计数的１６位寄存器。 ＴＣＬ０ 除了设置１６位计时寄存器的计时时钟，还可以设置 ＰＣＬ输出时钟。复位后的值为００Ｈ。 ＴＣＬ０格式（地址：ＦＦ４０Ｈ）： 第１章 ＮＥＣ公司单片机 ９１