前言

本文包括TC3xx MCU的復位系統，時鐘系統和看門狗模塊三部分內容。在復位系統部分主要介紹了各種復位類型。在時鐘系統部分主要介紹時鐘源選擇，PLL倍頻配置，時鐘分發等內容。在看門狗模塊部分主要介紹了開門狗復位的觸發路徑，看門狗模塊的工作原理，CPU EndInit/Safe EndInit的實現原理等內容。

1.Reset

POST這個信號對于MCU來說是雙向的，也就是說在上電過程中PORST是MCU的輸出引腳，在完成上電過程后，PORST是MCU的輸入引腳。ESR0是受PORST控制的，PORST輸出低電平的時候，ESR0也會輸出低電平。

從POST引腳引起的reset就叫Warm Power On Reset，Cold PORST復位的范圍最大，基本上MCU所有的模塊都會Reset。

剛上電的時候，MCU的電壓是從0往上升的，所以剛開始的時候MCU處于一個under voltage的狀態，MCU主要監控VEXT, VDDP3, VDD三個輸入電源，在剛開始的時候只要這三個電源有一個處于under voltage狀態，或門（OR）就會輸出點平導通MOS管，PORST就會被拉低到地。

所以在電源上升的過程中這三個電源有一個處于LBD Reset Hold（電源監控閾值）以下，MOS管就會被導通，PORST就會被一直拉低到地（輸出狀態，輸出低電平）。

電壓起來后（大于監控閾值），MOS管關斷，PORST變為輸入狀態，如果PORST外接了一個IC或者復位按鈕給了一個低電平，也會對MCU產生Reset（Warm Power On Reset）。

電壓沒起來前的Reset叫做Cold Power On Reset。

System or Application Reset包含的種類比較多：

1）Software reset

2）來自于SMU的reset

3）來自ESR0的復位請求

一些模塊可以單獨Reset（SW Module reset，Debug Reset）。

復位原因寄存器

STM0-STM5代碼STM compare match造成的Reset

EVRC, EVR33,SWD代表三個低電壓引起的Reset

STBYR表示Standby regulator的under voltage detect

正常情況下Reset后這個寄存器的值應該是0x10010000，也就是PORS和STBYR會被置位。

Reset status register中的關于cold power on reset的Flag需要軟件清除（RSTCON2.CLRC），不然就會一直為1 。

第四種的cold reset原因是：EVR previous regulator的輸出/standby supply電壓小于1.13V。

Warm power on reset就是在POST變為輸入狀態后，外部對POST產生一個低電平引起的復位（RAM數據是可以保持的）。

POSR和ESR0的復位時序：首先在POST(Input)上產生一個下降沿的負脈沖，通過MCU內部的一些邏輯電路產生延遲后ESR0被拉低，MCU內部的一些模塊和電路（Pads/Port Reset）就會被Reset，在ESR0被拉下來以后，CPUx核、Peripheral、Flash、Clock就會發生復位，這些模塊復位后ESR0就會被釋放掉，從0變成1，從這個點開始，MCU的Firmware（Boot rom）開始執行（Execution）。

對于ESR0我們也可以配置一個ESR0的delay，當ESR0的delay大于Boot rom的執行時間后，Boot rom執行完準備跳轉到User code前會去檢測ESR0是不是被拉低，如果沒有被拉低的話，就會等待ESR0被拉低后再跳轉到User code。

2.Clock system

時鐘選擇部分：外部晶振接入作為MCU的source clock，SYSCLK這個Pin腳信號輸入作為MCU的source clock，也可以使用fback這個100MHz的片內時鐘作為source clock。

倍頻PLL部分：在TC3xx里面有兩個PLL:

1）System_PLL主要是倍頻后給MCU的內核提供時鐘。

2）Peripheral_PLL主要是倍頻后通過一些分頻給外設提供時鐘。

時鐘分配（Distribution）部分：System_PLL產生倍頻時鐘fPLL0，Peripheral_PLL產生倍頻時鐘fPLL1和fPLL2，他們通過Clock Distribution

后通過時鐘分頻器可以產生各種各樣的時鐘頻率供外設使用。

TC3xx有兩種內部晶振：

1）100MHz的 Back-up Clock

2）70MHz的 Standby Clock，精度比較低，給SCR提供時鐘。

EXTCLK0和EXTCLK1可以配置輸出上面各種時鐘用來觀測。

一般我們選擇20MHz或者25MHz的外部晶振輸入，通過System_PLL倍頻后產生一個300MHz的fPLL0，fPLL0一般直接輸出300MHz給CPU各個內核提供時鐘。通過Peripheral_PLL產生160MHz的fPLL1和200MHz的fPLL2，再通過分配給各種外設提供時鐘。

fsource0，fsource1，fsource2就是fPLL0，fPLL1，fPLL2通過各種xxxDIV分屏器產生時鐘給各個模塊使用，一般fCPUx是300MHz，fGETH為150MHz。

Note:fMCANH是給CAN模塊的寄存器和RAM操作提供時鐘的，fMCAN是給CAN波特率產生提供時鐘的。

fSRI通過分頻產生fCPUx給CPU提供時鐘，三個CPU的時鐘可以不同，CPU時鐘的改變不會影響其他外設時鐘。

但是注意系統時鐘頻率的改變會使得系統電流發生改變，影響系統的穩定性。

外接晶振有兩種模式可以選擇：

1）External Input Mode，這種模式下只需要用到輸入的XTAL1就行了（XTAL2不需要），也就是在這種模式下需要接一個有源晶振。

2）External Crystal Mode，這種模式下XTAl1和XTAL2都會用到，外部接的無源晶振。

外部晶振頻率范圍是16MHz到40MHz。

在TC3xx里面還有有load capacitor（負載電容），也就是晶振的負載電容可以不用外部接，可以通過配置寄存器使用內部負載電容。

Oscillator Watchdog

在System_PLL里面有一塊電路叫Oscillator Watchdog，這塊電路主要用來檢測輸入的晶振在一定的范圍里面。它的檢測方法是通過內部的100MHz的fBAK通過1/40分頻產生一個2.5MHz的Reference Clock，以這個Reference Clock對fosc經過1/(OSCVAL+1)分頻后的時鐘進行Monitor，如果對比后在一個Tolerance range范圍外的話，就會置位OSCCON.PLLHV或者OSCCON.PLLLV兩個寄存器位域。

。

一般都是使用外部20MHz的輸入晶振以及分頻/倍頻參數來參數CPU和外設時鐘。

PLL配置流程：

1）使能使用外部晶振

2）Clock Control Unit的Input Clock選擇fBAK，Clock Control Unit已經屬于Clock Distribution了，沒有選擇fPLL而是選擇fBAK作為它的輸入時鐘，所以這個時候CPU和Peripheral都是基于fBACK的。

3）選擇fosc作為PLL的輸入時鐘。

4）設置一個初始的PLL配置參數，比如我們先把System_PLL倍頻到100MHz，Peripheral_PLL可以直接倍頻到最終頻率，比如Peripheral_PLL1到320MHz，Peripheral_PLL2到200MHz。

5）設置分頻寄存器。

6）把Clock Control Unit的Input Clock選擇從fBAK切換到PLL。

7）System_PLL也就是fPLL0慢慢從100MHz倍頻到300MHz，是的系統的電流平穩上升。

CPU時鐘慢慢倍頻上去，讓電流的變化平滑上升。

3.Watchdog

TC3xx芯片的Watchdog在SCU模塊里面，Watchdog分為兩種，一種是CPU Watchdog，一種是Safety Watchdog，每一個CPU都有自己的CPU Watchdog。

每個Watchdog有三個Register，WDTxCon0，WDTxCon1，WDTxSR。

Watchdog一般情況下如果Watchdog time溢出了就會產生一個watch dog reset，在TC3xx中Watchdog的Timeout并不會直接觸發Reset，而是經過配置SMU后會觸發SMU里面的一個Recovery Timer啟動，Recovery Timer的Timeout時間可以配置，單Recovery Timerout后就會產生一個Alarm，如果這個Alarm配置為Reset信號的話，就會觸發Reset。

EndInit的保護有三種：

1)“CE”保護，只有把每一個CPU的ENDINIT設為0后，這個CPU的critical registers保護才被解除（可寫）。

2)“E”保護，任意一個CPU的ENDINIT設為0后，所有CPU的system critical registers保護就解除了。

3)“SE”保護，Safety Watchdog的ENDINIT設為0后，Safety EndInit的保護就解除了。

ENDINIT設置為0的操作，需要一套較為復雜的操作序列。

ENDINIT置為0需要一段時間，只有等到ENDINIT真的為0后才能執行往下的操作，不然可能會產生異常。

EICON0和SEICON0是兩個Global的ENDINIT保護寄存器，如果不想改變Watchdog CPUx或者Safety Watchdog的ENDINIT值，但是又想解除保護，就可以使用Global的EICON0和SEICON0（前提是EndInit的保護等級是“E”或者“SE”）。

對于保護等級為“E”或者“SE”的寄存器，在操作它之前需要先解除EndInit保護。

fsys類似fspb，類似于外設總線頻率。

復位以后CPU的Watchdog默認是處在Time-Out Mode下的，WDT在Time-Out Mode下就會從0xFFFC開始往上計數，如果計數到0xFFFF就會溢出，如果在計數到0xFFFF之前對WDT_CON0進行了password access后對WDT_CON0進行了Modify access，重新對WDT進了reload value到REL_1值（寫寄存器前ENDINIT值改為1了，也就是先要介紹ENDINIT保護），這樣WDT從Time-Out模式切換到了Normal Mode，這個時候WDT開始從REL_1值晚上計數。

Note: 后面會介紹password access和Modify access

在上圖中的3）的地方對WDT_CON0進行了password access，WDT就會切換到Time-Out Mode，WDT又從0xFFFC開始計數，如果在4）這個點，又對WDT_CON0做了password access就會切換WDT到Normal Mode，同時對WDT_CON0做了一次Modify access后，WDT從REL_2開始計數。

計數到0xFFFF后WDT就溢出了，觸發SMU的Timeout的Alarm，這個Alarm會觸發SMU里面的一個Recovery time進行計數，Recovery time也timeout后就會產生一個SMU的reset。

Password access的條件是LCK為0，ENDINIT為1。WDTxCON0.PW[7:2]寫入當前WDTxCON0.PW[7:2]值的反轉值，WDTxCON0.PW[15:8]寫入當前WDTxCON0.PW[15:8]值，這樣Password access就解鎖了。

如果Password成功以后，就相當于這個寄存器被解鎖了，然后就可以在PW中填入新的Password，REL和ENDINIT也可以寫入新的值，當完成Modify access后，這個寄存器就又被lock住了，如果要改它就需要再來一次password access。

當WDT_CON0進行了一次Password Access之后WDT的狀態會切換為Time-Out mode，也就是說接下來操作這個寄存器的時間必須要比較短，就是要在Watchdog Timeout之前完成操作。

Set EndInit的Modify Access動作會設置WDT_CON0.INIT為1，WDT的Reload timer會重新Reload一次，也就是和Watchdog的喂狗操作是一樣的。

審核編輯：劉清