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时钟和延时控制

16 Aug 2024
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时钟域

控制器内部有多种不同的时钟域，各个时钟域之间的关系描述如下：
  • clk：HIF 模块工作时钟和 AHB 总线时钟，所有的配置寄存器使用该时钟。
  • cclk_in：输入时钟，CIF 模块大部分模块和寄存器工作在该时钟。
  • cclk_in_drv：驱动时钟，输入时钟经过移相器和延迟单元输出的驱动时钟，用于数据和命令的输出驱动。该时钟用来满足不同速度模式下保持时间的要求。
  • cclk_in_sample：采样时钟，输入时钟经过移相器和延迟单元输出的采样时钟，用于数据和命令接收采样。
  • cclk_out：输出时钟，由 cclk_in 分频后输出给 Device 的工作时钟。

控制器时钟域框图如下：


sdmc_clock_domain2

延时控制

由于控制器内部由多种不同的时钟组成，输出驱动时钟和采样时钟需要经过一个相移器和延迟单元进行延迟，以满足不同速度等级的 SD/ MMC 设备稳定的工作时序要求。 因此，需要在 SDMC 控制器外部实现相移和延迟电路。结构框图如下：


sdmc_delay_chain2

延时控制单元的工作流程如下：
  1. CMU 模块对 PLL 进行分频，输入到 SDMC 控制器的模块时钟频率最大为200 MHz 。
  2. 配置时钟选择复用器 EXT_CLK_MUX 位域，选择控制器输入时钟。

    为满足不同的速度等级要求，共有以下几种模式选择：

    • 2b'00：25 MHz，对应速度模式：DS，HS-SDR，HS-DDR
    • 2b'01：50 MHz，对应速度模式：HS，HS-SDR，HS-DDR
    • 2b'10：100 MHz，对应速度模式：HS-DDR
    速度模式等级的说明如下：
    • DS：SD 卡默认速度模式，工作电平 3.3 V，工作频率 0~25 MHz，最大传输速率 25 Mbps。
    • HS：SD 卡高速模式，工作电平 3.3 V，工作频率 0~50 MHz，最大传输速率 50 Mbps。
    • HS-SDR：eMMC 高速 SDR 模式，工作电平 3.3 V，工作频率 0~50 MHz，最大传输速率 50 Mbps。
    • HS-DDR：eMMC 高速 DDR 模式，工作电平 3.3 V，工作频 率 0~50 MHz，最大传输速率 100 Mbps。
  3. 经过时钟复用器选择后，时钟进入移相器，通过 2 分频产生四个不同相位的时钟。通过 SDMC_DLYCTRL 寄存器对时钟相位编程选择，共有四种相位可编程：
    • 0°，相位与输入时钟相同
    • 90°，延时四分之一个时钟周期
    • 180°，延时二分之一个时钟周期
    • 270°，延时四分之三个时钟周期
  4. 每个相位之后再经过 Delay Chain 进行 32 级的延迟。
    Delay Chain 内部由若干个延时单元组成，每个延时单元的延时时间相同。通过 SDMC_DLYCTRL 寄存器对 Delay Chain 进行编程选择。
    • 未经过相位延迟和 Delay Chain 的时钟作为控制器的输入时钟 cclk_in。
    • 经过控制器内部的分频器分频输出 cclk_out，作为外设的接口时钟。
  5. 经过内部时钟分频器进行分频（通过配置 CLK_DIV 位域设置分配系数）后输出符合需求的接口工作时钟。