CCU

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1 前言

1.1 文档简介

本文档介绍HAL V2 时钟驱动的接口及使用方法。

1.2 目标读者

• CCU 驱动开发工程师

• CCU 驱动使用工程师

1.3 适用范围

表1-1: 适用产品列表

产品名称	内核版本	驱动文件
T153	FreeRTOS/Baremetal	hal_n_clk.c
T536	FreeRTOS/Baremetal	hal_n_clk.c

1.4 文档约定

1.4.1 标志说明

! 注意

提醒操作中应注意的事项。不当的操作可能会损坏器件，影响可靠性、降低性能等。

说明

为准确理解文中指令、正确实施操作而提供的补充或强调信息。

技巧

一些容易忽视的小功能、技巧。了解这些功能或技巧能帮助解决特定问题或者节省操作时间。

1.4.2 地址与数据描述方法约定

本文档在描述地址、数据时遵循如下约定：

表1-2: 地址与数据描述方法约定

符号	例子	说明
0x	0x0200，0x79	地址或数据以16 进制表示。
0b	0b010，0b00 000 111	数据采用二进制表示(寄存器描述除外)。
X	00X，XX1	数据描述中，X 代表0 或1。

例如，00X 代表000 或001；XX1 代表001，011，101 或111。

1.4.3 数值单位约定

本文档在描述数据容量（如NAND 容量）时，单位词头代表的是1024 的倍数；描述频率、数据速率等时则代表的是1000 的倍数。具体如下：

表1-3: 数值单位约定

类型	符号	对应数值
数据容量（如NAND 容	1 K	1024
1 M	1 048 576
1 G	1 073 741 824
频率，数据速率等	1 K	1000
1 M	1 000 000
1 G	1 000 000 000

1.5 相关术语介绍

1.5.1 硬件术语

表1-4: 硬件术语

术语	解释说明
CCU	时钟控制单元(Clock Controll Unit)，也即时钟控制器
PLL	锁相环(PhaseLockLoop)	，利用输入信号和反馈信号的相位差异提高时钟频率

1.5.2 软件术语

表1-5: 软件术语

术语	解释说明
UCF	全志实现的用于RTOS 环境和裸机环境的通用时钟框架(Universal Clock Framework)

KClock（时钟）的简称

HAL Hardware Abstraction Layer，硬件抽象层

2 模块介绍

2.1 时钟控制器和时钟硬件

全志平台的时钟控制器，不仅有时钟硬件的控制寄存器，也有复位硬件的控制寄存器，因此软件层面的时钟框架实际上不仅管理时钟资源，也管理复位资源。

2.2 时钟硬件介绍

常见时钟硬件如下：

• 振荡器(Oscillator)：所有时钟的源头，比如晶体振荡器、RC 振荡器等

• 门控(Gate)：用于时钟信号的开启与关闭，一般基于与门实现

• 倍频器(Multiplier，简称为MULT)：用于提高时钟频率，一般基于锁相环(PLL) 实现

• 分频器(Divider，简称为DIV)：用于降低时钟频率，一般基于计数器实现

路选择器(Multiplexer，简称为MUX)：用于选择时钟来源(父时钟)

• 其他处理时钟信号的复杂时钟硬件，比如RCCAL，用于将输入时钟精准的分频到某个输出频率

(校准)

2.3 模块配置

2.3.1 menuconfig 配置说明

Drivers Options --->

Build Drivers Version (hal v2 version) --->
ersV2Config--->

CCU Driver --->

[*] Enable Clock Controller Unit Driver(Based On Universal Clock Framework)
[ ] enable CCU hal APIs test command

2.4 源码结构

1. 驱动源码

hal/source/ccu
├──clk_core
│   ├──aw_ccu.c
│   ├──aw_ccu.h
│   ├──ccu_div.c
│   ├──ccu_div.h
│   ├──ccu_gate.c
│   ├──ccu_gate.h
│   ├──ccu_multiplier.c
│   ├──ccu_multiplier.h
│   ├──ccu_mux.c
│   ├──ccu_mux.h
│   ├──ccu_pll.c
│   ├──ccu_pll.h
│   ├──ccu_reset.c
│   ├──ccu_reset.h
│   ├──clk_common.h
──clk_core.c
│   ├──clk_core.h
│   ├──clk_fixed_factor.c
│   ├──clk_source.c
│   ├──clk_source.h
│   ├──include
│   │   ├──ucf_port.h
│   │   └──ucf_run_env.h
│   ├──Makefile
│   ├──port
│   │   ├──baremetal
│   │   │   └──baremetal_env_port.h
│   │   └──rtos
│   │
       └──freertos
│   │
         └──freertos_env_port.h
│   └──reset_common.h
─hal_n_clk.c
├──hal_reset.c
├──Kconfig
├──Makefile
└──platform
 ├──Makefile
 ├──platform_ccu.h
 ├──platform_common.c
 ├──platform_common.h
 ├──platform_info.h
 ├──sun251iw1
 │   ├──Makefile
 │   ├──sun251iw1_app_ccu.c
 │   ├──sun251iw1_app_ccu.h
 │   ├──sun251iw1_ccu_id.h
 │   ├──sun251iw1_prcm_ccu.c
 │   ├──sun251iw1_prcm_ccu.h
 │   ├──sun251iw1_rtc_ccu.c
 │   ├──sun251iw1_rtc_ccu.h
 │   ├──sun251iw1_src_ccu.c
 │   └──sun251iw1_src_ccu.h
 ├──sun55iw6
 │   ├──Makefile
 │   ├──sun55iw6_ccu_id.h
 │   ├──sun55iw6_prcm_ccu.c
 │   ├──sun55iw6_prcm_ccu.h
 │   ├──sun55iw6_rtc_ccu.c

│   ├──sun55iw6_rtc_ccu.h
│   ├──sun55iw6_src_ccu.c
│   ├──sun55iw6_src_ccu.h
│   ├──sun55iw6_sys_ccu.c
│   └──sun55iw6_sys_ccu.h
└──sun8iw22
 ├──Makefile
 ├──sun8iw22_ccu_id.h
 ├──sun8iw22_prcm_ccu.c
 ├──sun8iw22_prcm_ccu.h
 ├──sun8iw22_rtc_ccu.c
 ├──sun8iw22_rtc_ccu.h
 ├──sun8iw22_src_ccu.c
 ├──sun8iw22_src_ccu.h
 ├──sun8iw22_sys_ccu.c
 └──sun8iw22_sys_ccu.h

时钟框架包含如下文件：

clk_core/*.c
hal_n_clk.c
hal_reset.c

具体平台的底层时钟驱动在platform/xxx/目录，包含如下三类文件：

xxx_ccu_id.h /* 声明此平台时钟控制器ID */
xxx_yyy_ccu.h /* 声明某个时钟控制器包含的时钟ID和复位ID */
xxx_yyy_ccu.c /* 描述某个时钟控制器包含的时钟硬件的信息*/

比如T153 平台对应的底层驱动文件如下：

platform/sun8iw22/sun8iw22_ccu_id.h
platform/sun8iw22/sun8iw22_prcm_ccu.c
platform/sun8iw22/sun8iw22_prcm_ccu.h
platform/sun8iw22/sun8iw22_rtc_ccu.c
platform/sun8iw22/sun8iw22_rtc_ccu.h
platform/sun8iw22/sun8iw22_src_ccu.c
platform/sun8iw22/sun8iw22_src_ccu.h
platform/sun8iw22/sun8iw22_sys_ccu.c
platform/sun8iw22/sun8iw22_sys_ccu.h

2. 驱动APIs 声明头文件

include/hal/
└──hal_clk.h

明

hal_clk.h 是外设驱动或应用代码唯一可直接包含的头文件，不要去直接包含hal/source/ccu 目录下的任何头文件！！！

3. 时钟、复位操作相关示例代码

hal/examples/ccu
├──clock_disable
│   └──clock_disable.c
├──clock_enable
│   └──clock_enable.c

├──clock_get_frequency
│   └──clock_get_frequency.c
├──clock_get_info
│   └──clock_get_info.c
├──clock_get_parent
│   └──clock_get_parent.c
├──clock_set_frequency
│   └──clock_set_frequency.c
├──clock_set_parent
│   └──clock_set_parent.c
├──reset_assert
│   └──reset_assert.c
├──reset_assert_bak
│   └──reset_assert.c
├──reset_deassert
│   └──reset_deassert.c
└──reset_trigger_reset
─reset_trigger_reset.c

3 模块接口说明

表3-1: 模块接口列表

API	解释说明
n_clk_framework_init	初始化时钟框架	(内部有初始化底层时钟控制器

驱动)

hal_n_clk_get_by_clk_num	通过时钟号获取时钟句柄
hal_n_clk_get	通过时钟控制器ID 和时钟ID 获取时钟句柄
hal_n_clk_put	释放时钟句柄
hal_n_clk_enable	打开指定时钟
hal_n_clk_disable	关闭指定时钟
hal_n_clk_get_enable_state	获取指定时钟的启用状态
n_clk_set_parent	设置指定时钟的父时钟
hal_n_clk_get_parent	获取指定时钟的父时钟
hal_n_clk_set_freq	设置指定时钟的频率
hal_n_clk_get_freq	获取指定时钟的频率
hal_n_clk_round_freq	获取某个时钟可成功设置的频率(跟目标频率最

接近的)

hal_n_clk_get_name获取指定时钟的名称(时钟名由底层时钟控制器

驱动提供，命名不一定准确)

n_clk_get_clk_num	获取指定时钟的时钟号
hal_n_clk_get_id_info	获取指定时钟的时钟控制器ID 和时钟ID
hal_rst_get_by_rst_num	通过复位号获取复位句柄
hal_rst_get	通过复位控制器ID 和复位ID 获取复位句柄
hal_rst_put	释放复位句柄
hal_rst_deassert	让指定复位硬件退出复位状态

解释说明

hal_rst_trigger_reset	让指定复位硬件触发一次完整的复位流程
hal_rst_get_status	获取指定复位硬件的状态

3.1 数据结构

3.1.1 clk_controller_id_t

描述时钟控制器

typedef uint8_t clk_controller_id_t;

3.1.2 clk_id_t

用于描述时钟ID：

typedef uint16_t clk_id_t;

3.1.3 clk_number_t

用于描述时钟号：

typedef uint32_t clk_number_t;

可使用MAKE_CLKn 宏将时钟控制器ID 和时钟ID 转换成时钟号：

\#define MAKE_CLKn(cc_id, clk_id) (((cc_id) << CLK_ID_BITS) | (clk_id))

3.1.4 hal_clk_t

用于描述时钟句柄：

typedef void * hal_clk_t;

3.1.5 rst_controller_id_t

用于描述复位控制器ID：

typedef clk_controller_id_t rst_controller_id_t;

3.1.6 rst_id_t

用于描述复位ID：

typedef uint16_t rst_id_t;

3.1.7 rst_number_t

描述复位号：

typedef uint32_t clk_number_t;

可使用MAKE_RSTn 宏将复位控制器ID 和复位ID 转换成复位号：

\#define MAKE_RSTn(rc_id, rst_id) (((rc_id) << RST_ID_BITS) | (rst_id))

3.1.8 hal_rst_t

用于描述复位句柄：

typedef void *hal_rst_t;

3.2 API

3.2.1 hal_n_clk_framework_init

int hal_n_clk_framework_init(void);

• 作用：初始化时钟框架(内部有初始化底层时钟控制器驱动)

数：

-void

• 返回：

-void

3.2.2 hal_n_clk_get_by_clk_num

int hal_n_clk_get_by_clk_num(clk_number_t clk_num, hal_clk_t *clk);

• 作用：通过时钟号获取时钟句柄

• 参数：

-clk_num：时钟号，可通过MAKE_CLKn 宏来生成-clk：获取到的时钟句柄

• 返回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

3.2.3 hal_n_clk_get

int hal_n_clk_get(clk_controller_id_t cc_id, clk_id_t clk_id, hal_clk_t *clk);

• 作用：通过时钟控制器ID 和时钟ID 获取时钟句柄

• 参数：

-cc_id：时钟控制器ID-clk_id：时钟ID-clk：获取到的时钟句柄

• 返回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

3.2.4 hal_n_clk_put

int hal_n_clk_put(hal_clk_t clk);

• 作用：释放时钟句柄

数：

-clk：时钟句柄

• 返回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

3.2.5 hal_n_clk_enable

int hal_n_clk_enable(hal_clk_t clk)

• 作用：打开指定时钟

• 参数：

-clk：时钟句柄

• 返回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

3.2.6 hal_n_clk_disable

int hal_n_clk_disable(hal_clk_t clk)

• 作用：关闭指定时钟

• 参数：

-clk：时钟句柄

• 返回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

3.2.7 hal_n_clk_get_enable_state

int hal_n_clk_get_enable_state(hal_clk_t clk, int *is_enabled)

• 作用：获取指定时钟的启用状态

• 参数：

-clk：时钟句柄-is_enabled：对应时钟的启用状态，0 表示未启用，非0 表示已启用

• 返回：

-int：返回值，执行成功，非0 表示执行出错

3.2.8 hal_n_clk_set_parent

int hal_n_clk_set_parent(hal_clk_t clk, hal_clk_t parent)

• 作用：设置指定时钟的父时钟

• 参数：

-clk：时钟句柄-parent：父时钟的时钟句柄

• 返回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

3.2.9 hal_n_clk_get_parent

int hal_n_clk_get_parent(hal_clk_t clk, hal_clk_t *parent)

• 作用：获取指定时钟的父时钟

• 参数：

-clk：时钟句柄-parent clk：获取到的父时钟的时钟句柄

• 返回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

3.2.10 hal_n_clk_set_freq

int hal_n_clk_set_freq(hal_clk_t clk, uint32_t freq)

• 作用：设置指定时钟的频率

• 参数：

-clk：时钟句柄-freq：要设置的频率

• 返回：

-int：返回值，执行成功，非0 表示执行出错

3.2.11 hal_n_clk_get_freq

int hal_n_clk_get_freq(hal_clk_t clk, uint32_t *freq)

• 作用：获取指定时钟的频率

• 参数：

-clk：时钟句柄-freq：获取到的时钟频率

• 返回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

3.2.12 hal_n_clk_round_freq

int hal_n_clk_round_freq(hal_clk_t clk, uint32_t *freq)

用：获取某个时钟可成功设置的频率(跟目标频率最接近的)数：

-clk：时钟句柄-freq：传入的目标频率，执行成功时保存获取到的可成功设置的频率

• 返回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

3.2.13 hal_n_clk_get_name

_n_clk_get_name(hal_clk_tclk,constchar**name)

• 作用：获取指定时钟的名称(时钟名由底层时钟控制器驱动提供，命名不一定准确)

• 参数：

-clk：时钟句柄-name：获取到的时钟名

• 返回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

3.2.14 hal_n_clk_get_clk_num

int hal_n_clk_get_clk_num(hal_clk_t clk, clk_number_t *clk_num)

• 作用：获取指定时钟的时钟号

• 参数：

-clk：时钟句柄

-clk_num：获取到的时钟号

回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

3.2.15 hal_n_clk_get_id_info

int hal_n_clk_get_id_info(hal_clk_t clk, clk_controller_id_t *cc_id, clk_id_t *clk_id)

• 作用：获取指定时钟的时钟控制器ID 和时钟ID

数：

-clk：时钟句柄-cc_id：获取到的时钟控制器ID-clk_id：获取到的时钟ID

• 返回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

3.2.16 hal_rst_get_by_rst_num

_rst_get_by_rst_num(rst_number_trst_num,hal_rst_t*rst);

• 作用：通过复位号获取复位句柄

• 参数：

-rst_num：复位号，可通过MAKE_RSTn 宏来生成-rst：获取到的复位句柄

• 返回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

3.2.17 hal_rst_get

int hal_rst_get(rst_controller_id_t rc_id, rst_id_t rst_id, hal_rst_t *rst);

• 作用：通过复位控制器ID 和复位ID 获取复位句柄

• 参数：

-rc_id：复位控制器ID

-rst_id：复位ID-rst：获取到的复位句柄

• 返回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

3.2.18 hal_rst_put

int (hal_rst_t rst);

• 作用：释放复位句柄

数：

-rst：复位句柄

• 返回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

3.2.19 hal_rst_deassert

int hal_rst_deassert(hal_rst_t rst);

• 作用：让指定复位硬件退出复位状态

• 参数：

-rst：复位句柄

• 返回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

3.2.20 hal_rst_assert

int hal_rst_assert(hal_rst_t rst);

• 作用：让指定复位硬件进入复位状态

• 参数：

-rst：复位句柄

• 返回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

3.2.21 hal_rst_trigger_reset

int hal_rst_trigger_reset(hal_rst_t rst, uint32_t us);

• 作用：让指定复位硬件触发一次完整的复位流程

• 参数：

-rst：复位句柄-us：复位硬件进入复位状态的保持时间

• 返回：

-int：返回值，执行成功，非0 表示执行出错

3.2.22 hal_rst_get_status

int hal_rst_get_status(hal_rst_t rst, int *status);

• 作用：获取指定复位硬件的状态

• 参数：

-rst：复位句柄-status：对应复位硬件的复位状态，0 表示不处于复位状态，非0 表示处于复位状态

• 返回：

-int：返回值，0 表示执行成功，非0 表示执行出错

4 功能开发

4.1 开发流程

步骤1 确定目标时钟的时钟控制器ID 和时钟ID

调用hal_n_clk_get_by_clk_num或hal_n_clk_get获取时钟句柄。

步骤3 调用其他可接收句柄参数的API 对时钟做具体操作(开启、关闭、设置父时钟、设置频率等)

步骤4 调用hal_n_clk_put 释放时钟句柄。

说明

对于复位，也是类似按类似步骤操作即可。

4.1.1 确定某个时钟对应的时钟控制器ID和时钟ID

由于时钟控制器ID 和时钟ID 是软件上定义的，无法从芯片User Manual 里找到，因此需要在底层

驱动里去找到具体平台上定义的这些ID。

目前有2 种方法去寻找时钟控制器ID 和时钟ID：

1. 方法1

在对应平台的底层驱动的xxx_yyy_ccu.h 里搜索关键字，下面以T153 为例，查找UART0 相关的时钟：

(1) T153 对应的平台代号为sun8iw22，则其底层时钟驱动的相关文件在hal/source/ccu/

tform/sun8iw22	下，可以找到CLK_BUS_UART0	这个时钟ID：
./sun8iw22_sys_ccu.h:158:	CLK_BUS_UART0,

(2) 在此目录下的同名的c 文件(sun8iw22_sys_ccu.c) 里查找clk_controler_t 类型的变量定义，

如下：

sun8iw22_sys_ccu.c:1286:clk_controller_t g_sys_ccu = {
sun8iw22_sys_ccu.c-1287-
                    .id = AW_SYS_CCU,
sun8iw22_sys_ccu.c-1288-.reg_base=SYS_CCU_REG_BASE,
sun8iw22_sys_ccu.c-1289-
sun8iw22_sys_ccu.c-1290-
                    .clk_num = ARRAY_SIZE(sun8iw22_sys_clk_hws),
sun8iw22_sys_ccu.c-1291-
                    .clk_hws = sun8iw22_sys_clk_hws,

可以看到其时钟控制器ID 赋值为AW_SYS_CCU。

(3) 因此UART0 的时钟控制器ID 为AW_SYS_CCU，时钟ID 为CLK_BUS_UART0。

2. 方法2

片的Usermanual 时钟相关章节，查找想要操作的时钟属于哪个时钟控制器以及对应的控制

寄存器信息，再根据这些信息到对应平台的某个CCU 相关驱动代码里查找时钟控制器ID 和时钟ID。

4.2 编程示例

4.2.1 启用时钟

示例代码如下(截取自hal/examples/ccu/clock_enable.c)：

mple_clock_enable(void)

{
   int ret;
   hal_clk_t clk;
   clk_number_t clk_num;
   clk_num = MAKE_CLKn(AW_SYS_CCU, CLK_APP_UART0_BUS);

printf("clk info, clk_num: %u, cc_id: %u, clk_id: %u\n", clk_num, CC_ID(clk_num), CLK_ID(clk_num));

ret = hal_n_clk_get_by_clk_num(clk_num, &clk);
if (ret) {
   printf("get clk(%u) failed, ret: %d\n", clk_num, ret);
   return -1;
}
ret = hal_n_clk_enable(clk);
if (ret) {
   printf("enable clk(%u) failed, ret: %d\n", clk_num, ret);
   ret = -2;
   goto exit_with_put_clk;
}

printf("enable clk(%u) success\n", clk_num);

ret = 0;

exit_with_put_clk:

hal_n_clk_put(clk);
return ret;

更多编程示例请参考hal/examples/ccu 目录下各时钟、复位操作的示例代码文件。

5 调试方法

5.1 调试信息

CCU 驱动主要是管理和配置时钟，调试主要是检查是否能够正确设置时钟和获取时钟信息。

1. 查阅User manual，查找目标时钟对应的控制寄存器信息，通过p 命令读取控制器寄存器确认

相关寄存器的值是否复合预期。

2. 通过clk_dump 命令查看时钟树信息，下面是在T153 平台上执行clk_dump 命令输出的时钟

树信息：

uart>clk_dump

clk_num|name
                    |en_cnt| frequency|
                    parent
 0(00:000) hosc
                    0 24000000 NONE
 1(00:001) losc
                    0
                    32768 NONE
 2(00:002) rc_hf
                    0 16000000 NONE
65536(01:000) pll-peri0
                    4 2400000000
                    0(00:000)
65537(01:001) pll-peri0-2x
                    3 1200000000 65536(01:000)
65538(01:002) pll-peri0-800m
                    1 800000000 65536(01:000)
(01:003)pll-peri0-480m448000000065536(01:000)
65540(01:004) pll-peri0-600m
                    2 600000000 65537(01:001)
65541(01:005) pll-peri0-400m
                    2 400000000 65537(01:001)
65542(01:006) pll-peri0-300m
                    2 300000000 65540(01:004)
65543(01:007) pll-peri0-200m
                    1 200000000 65541(01:005)
65544(01:008) pll-peri0-160m
                    1 160000000 65539(01:003)
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65577(01:041) smhc2-ahb-gate-sw
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(01:064)gmac1-mbus-sw-cfg-bus048000000065568(01:032)
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(01:184)usb1-ehci-bus0240000000(00:000)
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