Căn bản về dsPIC33

[falleaf]

Bài 1: Bộ dao động của dsPIC33

1. Giới thiệu:

- dsPIC33 có 4 nguồn dao động (xem hình)
- Bộ PLL
- Bộ DOZE chạy ở chế độ tiết kiệm điện
- Bộ giám sát lỗi dao động FSCM (Fail Safe Clock Monitor)

Một lưu ý rằng, chu kỳ máy của dsPIC33 không giống với PIC. Dao động vào của PIC sử dụng 4 dao động để thực hiện 1 lệnh, trong khi đó bộ dao động vào của dsPIC33 thông qua bộ chia (nhân tần số) PLL, sau đó dùng 2 chu kỳ để thực hiện 1 lệnh.

Thông thường PIC cho phép dùng thạch anh 20MHz và chạy ở 5MIPS, trong khi đó dsPIC33 cho phép dao động FOSC tới 80MHz và chạy ở tối đa 40MIPS.

2. Cấu hình:

Việc cấu hình cho dsPIC33 tuân thủ các nguyên tắc sau:

Tần số mã lệnh:



FCY tương đương trực tiếp với MIPS (Million Instructions Per Second). Nghĩa là nếu FCY = 40MHz thì tương đương dsPIC33 chạy ở 40MIPS. Đây là tần số cho phép tối đa của dsPIC33.

Tần số dao động:



Tần số này đạt giá trị lớn nhất là 80MHz, dù cấu hình PLL hay sử dụng nguồn dao động kiểu gì đi nữa, các bạn cũng không được phép vượt quá tần số này.

Việc cấu hình PLL được cụ thể cho từng dòng dsPIC khác nhau, ở đây chúng ta lấy thí dụ dòng MC - Motor Control:

Nguồn dao động vào có thể là thạch anh hoặc bộ dao động (thường các bạn gọi là thạch anh 4 chân) hoặc là lấy nguồn dao động được tạo ra từ con chip khác. Ta gọi là nguồn dao động vào, tần số nguồn dao động vào được ký hiệu là . Bộ PLL là phần ở giữa của hình. PLL được cấu hình bởi các thanh ghi PLLPRE, PLLPOST và PLLDIV như trên hình.

Tần số dao động có thể được viết lại cụ thể như sau:



VCO là Voltage Control Output, ta không cần quan tâm tới thành phân này.

Hình trên mô tả cho chúng ta thấy, giả sử chúng ta muốn tạo tần số dao động FOSC là 80MHz (tần số tối đa) với thạch anh sử dụng là 10MHz, thì công việc của chúng ta là phải tính toán và cân đối các hệ số M, N1, N2. Khi đó chỉ việc thay thế nó và đặt vào các giá trị của PLLDIV, PLLPRE và PLLPOST.

Nhưng vấn đề của chúng ta, đó là việc giới hạn bởi các thông số ngõ ra và ngõ vào tại từng vị trí. Cụ thể là bao nhiêu thì các bạn nhìn vào hình đã thấy rõ.

Nếu dùng thạch anh hoặc dao động ngoại, các bạn không được phép sử dụng tần số nằm ngoài khoảng 1.6MHz đến 16MHz. Qua bộ chia PLLPRE, tần số không được vượt quá 0.8MHz đến 8MHz. Ở trước bộ chia PLLPOST không được nằm ngoài khoảng 100MHz đến 200MHz.

Oh, tới đây thì mọi việc đơn giản rồi. Nếu các bạn muốn dao động FOSC là x MHz, các bạn chỉ cần nhẩm tính N2, vì nó chỉ có thể là 2, 4, 8 sao cho giá trị trước khi qua bộ chia PLLPOST nằm trong khoảng 100MHz đến 200Mhz. Vậy là các bạn có một hệ số N2.

Bộ chia với hệ số M rất rộng, nằm từ 2 đến 513, nó tương đối linh động cho các bạn thực hiện các bộ chia. N1 cũng vậy, nó nằm từ 2 đến 33. Vậy chúng ta sẽ chọn N1 sao cho tần số dao động từ thạch anh vào sau PLLPRE nằm trong khoảng 0.8MHz tới 8MHz thế là ổn. Cuối cùng thì chúng ta chọn M.

Các bạn hãy ghi nhớ hình này vì nó rất quan trọng cho việc lựa chọn thạch anh và cấu hình PLL.


3. Vấn đề khi cấu hình:

Một điểm mà chúng ta cần phải chú ý thật kỹ mà Microchip khuyến cáo đó là tần số thạch anh hoặc nguồn dao động bất kỳ trước khi vào bộ chia PLL phải nằm trong khoảng 4MHz đến 8MHz. Nếu như nằm ngoài khoảng này, các bạn phải thực hiện theo các bước sau:

1. Không dùng bộ chia PLL hoặc dùng dao động nội ngay khi khởi tạo.
2. Sau khi khởi tạo xong thì cho phép thay đổi nguồn dao động, tính toán các hệ số PLL hoặc chọn cấu hình nguồn dao động
3. Đổi sang nguồn dao đồng mình muốn sử dụng với bộ chia PLL phù hợp

Vd cụ thể đó là nếu các bạn dùng nguồn dao động là thạch anh 3MHz chứ không phải thạch anh 4MHz, các bạn phải tuân thủ các bước khởi tạo này để cấu hình dao động cho dsPIC33.


4. Lưu ý thường dùng:

Dao động XT: thạch anh 3-10MHz
Dao động HS: thạch anh 10 - 40MHz
Dao động EC: bộ dao động (thạch anh 4 chân hoặc lấy từ nguồn chip khác) từ 0.8 - 64MHz.

Khi có thời gian F sẽ cung cấp cho các bạn các cấu hình mẫu để các bạn chọn lựa cho các ứng dụng của mình. Tạm thời với bài viết cơ bản này, có lẽ các bạn đã nắm được cách cấu hình dao động cho chip của mình, và biết cách lựa chọn thạch anh phù hợp.

Chúc vui


Tài liệu tham khảo:
[1] Section 07. Oscillator - dsPIC33F FRM
[2] Datasheet dsPIC33F Motor Control Family