一文简析TC3xx Rest/Clock/Watch模块
前言
本文包括tc3xx mcu的复位系统，时钟系统和看门狗模块三部分内容。在复位系统部分主要介绍了各种复位类型。在时钟系统部分主要介绍时钟源选择，pll倍频配置，时钟分发等内容。在看门狗模块部分主要介绍了开门狗复位的触发路径，看门狗模块的工作原理，cpu endinit/safe endinit的实现原理等内容。
1.reset
post这个信号对于mcu来说是双向的，也就是说在上电过程中porst是mcu的输出引脚，在完成上电过程后，porst是mcu的输入引脚。esr0是受porst控制的，porst输出低电平的时候，esr0也会输出低电平。
从post引脚引起的reset就叫warm power on reset，cold porst复位的范围最大，基本上mcu所有的模块都会reset。
刚上电的时候，mcu的电压是从0往上升的，所以刚开始的时候mcu处于一个under voltage的状态，mcu主要监控vext, vddp3, vdd三个输入电源，在刚开始的时候只要这三个电源有一个处于under voltage状态，或门（or）就会输出点平导通mos管，porst就会被拉低到地。
所以在电源上升的过程中这三个电源有一个处于lbd reset hold（电源监控阈值）以下，mos管就会被导通，porst就会被一直拉低到地（输出状态，输出低电平）。
电压起来后（大于监控阈值），mos管关断，porst变为输入状态，如果porst外接了一个ic或者复位按钮给了一个低电平，也会对mcu产生reset（warm power on reset）。
电压没起来前的reset叫做cold power on reset。
system or application reset包含的种类比较多：
1）software reset
2）来自于smu的reset
3）来自esr0的复位请求
一些模块可以单独reset（sw module reset，debug reset）。
复位原因寄存器
stm0-stm5代码stm compare match造成的reset
evrc, evr33,swd代表三个低电压引起的reset
stbyr表示standby regulator的under voltage detect
正常情况下reset后这个寄存器的值应该是0x10010000，也就是pors和stbyr会被置位。
reset status register中的关于cold power on reset的flag需要软件清除（rstcon2.clrc），不然就会一直为1 。
第四种的cold reset原因是：evr previous regulator的输出/standby supply电压小于1.13v。
warm power on reset就是在post变为输入状态后，外部对post产生一个低电平引起的复位（ram数据是可以保持的）。
posr和esr0的复位时序：首先在post(input)上产生一个下降沿的负脉冲，通过mcu内部的一些逻辑电路产生延迟后esr0被拉低，mcu内部的一些模块和电路（pads/port reset）就会被reset，在esr0被拉下来以后，cpux核、peripheral、flash、clock就会发生复位，这些模块复位后esr0就会被释放掉，从0变成1，从这个点开始，mcu的firmware（boot rom）开始执行（execution）。
对于esr0我们也可以配置一个esr0的delay，当esr0的delay大于boot rom的执行时间后，boot rom执行完准备跳转到user code前会去检测esr0是不是被拉低，如果没有被拉低的话，就会等待esr0被拉低后再跳转到user code。
2.clock system
时钟选择部分：外部晶振接入作为mcu的source clock，sysclk这个pin脚信号输入作为mcu的source clock，也可以使用fback这个100mhz的片内时钟作为source clock。
倍频pll部分：在tc3xx里面有两个pll:
1）system_pll主要是倍频后给mcu的内核提供时钟。
2）peripheral_pll主要是倍频后通过一些分频给外设提供时钟。
时钟分配（distribution）部分：system_pll产生倍频时钟fpll0，peripheral_pll产生倍频时钟fpll1和fpll2，他们通过clock distribution
后通过时钟分频器可以产生各种各样的时钟频率供外设使用。
tc3xx有两种内部晶振：
1）100mhz的 back-up clock
2）70mhz的 standby clock，精度比较低，给scr提供时钟。
extclk0和extclk1可以配置输出上面各种时钟用来观测。
一般我们选择20mhz或者25mhz的外部晶振输入，通过system_pll倍频后产生一个300mhz的fpll0，fpll0一般直接输出300mhz给cpu各个内核提供时钟。通过peripheral_pll产生160mhz的fpll1和200mhz的fpll2，再通过分配给各种外设提供时钟。
fsource0，fsource1，fsource2就是fpll0，fpll1，fpll2通过各种xxxdiv分屏器产生时钟给各个模块使用，一般fcpux是300mhz，fgeth为150mhz。
note:fmcanh是给can模块的寄存器和ram操作提供时钟的，fmcan是给can波特率产生提供时钟的。
fsri通过分频产生fcpux给cpu提供时钟，三个cpu的时钟可以不同，cpu时钟的改变不会影响其他外设时钟。
但是注意系统时钟频率的改变会使得系统电流发生改变，影响系统的稳定性。
外接晶振有两种模式可以选择：
1）external input mode，这种模式下只需要用到输入的xtal1就行了（xtal2不需要），也就是在这种模式下需要接一个有源晶振。
2）external crystal mode，这种模式下xtal1和xtal2都会用到，外部接的无源晶振。
外部晶振频率范围是16mhz到40mhz。
在tc3xx里面还有有load capacitor（负载电容），也就是晶振的负载电容可以不用外部接，可以通过配置寄存器使用内部负载电容。
oscillator watchdog
在system_pll里面有一块电路叫oscillator watchdog，这块电路主要用来检测输入的晶振在一定的范围里面。它的检测方法是通过内部的100mhz的fbak通过1/40分频产生一个2.5mhz的reference clock，以这个reference clock对fosc经过1/(oscval+1)分频后的时钟进行monitor，如果对比后在一个tolerance range范围外的话，就会置位osccon.pllhv或者osccon.plllv两个寄存器位域。
。
一般都是使用外部20mhz的输入晶振以及分频/倍频参数来参数cpu和外设时钟。
pll配置流程：
1）使能使用外部晶振
2）clock control unit的input clock选择fbak，clock control unit已经属于clock distribution了，没有选择fpll而是选择fbak作为它的输入时钟，所以这个时候cpu和peripheral都是基于fback的。
3）选择fosc作为pll的输入时钟。
4）设置一个初始的pll配置参数，比如我们先把system_pll倍频到100mhz，peripheral_pll可以直接倍频到最终频率，比如peripheral_pll1到320mhz，peripheral_pll2到200mhz。
5）设置分频寄存器。
6）把clock control unit的input clock选择从fbak切换到pll。
7）system_pll也就是fpll0慢慢从100mhz倍频到300mhz，是的系统的电流平稳上升。
cpu时钟慢慢倍频上去，让电流的变化平滑上升。
3.watchdog
tc3xx芯片的watchdog在scu模块里面，watchdog分为两种，一种是cpu watchdog，一种是safety watchdog，每一个cpu都有自己的cpu watchdog。
每个watchdog有三个register，wdtxcon0，wdtxcon1，wdtxsr。
watchdog一般情况下如果watchdog time溢出了就会产生一个watch dog reset，在tc3xx中watchdog的timeout并不会直接触发reset，而是经过配置smu后会触发smu里面的一个recovery timer启动，recovery timer的timeout时间可以配置，单recovery timerout后就会产生一个alarm，如果这个alarm配置为reset信号的话，就会触发reset。
endinit的保护有三种：
1)“ce”保护，只有把每一个cpu的endinit设为0后，这个cpu的critical registers保护才被解除（可写）。
2)“e”保护，任意一个cpu的endinit设为0后，所有cpu的system critical registers保护就解除了。
3)“se”保护，safety watchdog的endinit设为0后，safety endinit的保护就解除了。
endinit设置为0的操作，需要一套较为复杂的操作序列。
endinit置为0需要一段时间，只有等到endinit真的为0后才能执行往下的操作，不然可能会产生异常。
eicon0和seicon0是两个global的endinit保护寄存器，如果不想改变watchdog cpux或者safety watchdog的endinit值，但是又想解除保护，就可以使用global的eicon0和seicon0（前提是endinit的保护等级是“e”或者“se”）。
对于保护等级为“e”或者“se”的寄存器，在操作它之前需要先解除endinit保护。
fsys类似fspb，类似于外设总线频率。
复位以后cpu的watchdog默认是处在time-out mode下的，wdt在time-out mode下就会从0xfffc开始往上计数，如果计数到0xffff就会溢出，如果在计数到0xffff之前对wdt_con0进行了password access后对wdt_con0进行了modify access，重新对wdt进了reload value到rel_1值（写寄存器前endinit值改为1了，也就是先要介绍endinit保护），这样wdt从time-out模式切换到了normal mode，这个时候wdt开始从rel_1值晚上计数。
note: 后面会介绍password access和modify access
在上图中的3）的地方对wdt_con0进行了password access，wdt就会切换到time-out mode，wdt又从0xfffc开始计数，如果在4）这个点，又对wdt_con0做了password access就会切换wdt到normal mode，同时对wdt_con0做了一次modify access后，wdt从rel_2开始计数。
计数到0xffff后wdt就溢出了，触发smu的timeout的alarm，这个alarm会触发smu里面的一个recovery time进行计数，recovery time也timeout后就会产生一个smu的reset。
password access的条件是lck为0，endinit为1。wdtxcon0.pw[7:2]写入当前wdtxcon0.pw[7:2]值的反转值，wdtxcon0.pw[15:8]写入当前wdtxcon0.pw[15:8]值，这样password access就解锁了。
如果password成功以后，就相当于这个寄存器被解锁了，然后就可以在pw中填入新的password，rel和endinit也可以写入新的值，当完成modify access后，这个寄存器就又被lock住了，如果要改它就需要再来一次password access。
当wdt_con0进行了一次password access之后wdt的状态会切换为time-out mode，也就是说接下来操作这个寄存器的时间必须要比较短，就是要在watchdog timeout之前完成操作。
set endinit的modify access动作会设置wdt_con0.init为1，wdt的reload timer会重新reload一次，也就是和watchdog的喂狗操作是一样的。
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1.reset
post这个信号对于mcu来说是双向的，也就是说在上电过程中porst是mcu的输出引脚，在完成上电过程后，porst是mcu的输入引脚。esr0是受porst控制的，porst输出低电平的时候，esr0也会输出低电平。
从post引脚引起的reset就叫warm power on reset，cold porst复位的范围最大，基本上mcu所有的模块都会reset。
刚上电的时候，mcu的电压是从0往上升的，所以刚开始的时候mcu处于一个under voltage的状态，mcu主要监控vext, vddp3, vdd三个输入电源，在刚开始的时候只要这三个电源有一个处于under voltage状态，或门（or）就会输出点平导通mos管，porst就会被拉低到地。
所以在电源上升的过程中这三个电源有一个处于lbd reset hold（电源监控阈值）以下，mos管就会被导通，porst就会被一直拉低到地（输出状态，输出低电平）。
电压起来后（大于监控阈值），mos管关断，porst变为输入状态，如果porst外接了一个ic或者复位按钮给了一个低电平，也会对mcu产生reset（warm power on reset）。
电压没起来前的reset叫做cold power on reset。
system or application reset包含的种类比较多：
1）software reset
2）来自于smu的reset
3）来自esr0的复位请求
一些模块可以单独reset（sw module reset，debug reset）。
复位原因寄存器
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evrc, evr33,swd代表三个低电压引起的reset
stbyr表示standby regulator的under voltage detect
正常情况下reset后这个寄存器的值应该是0x10010000，也就是pors和stbyr会被置位。
reset status register中的关于cold power on reset的flag需要软件清除（rstcon2.clrc），不然就会一直为1 。
第四种的cold reset原因是：evr previous regulator的输出/standby supply电压小于1.13v。
warm power on reset就是在post变为输入状态后，外部对post产生一个低电平引起的复位（ram数据是可以保持的）。
posr和esr0的复位时序：首先在post(input)上产生一个下降沿的负脉冲，通过mcu内部的一些逻辑电路产生延迟后esr0被拉低，mcu内部的一些模块和电路（pads/port reset）就会被reset，在esr0被拉下来以后，cpux核、peripheral、flash、clock就会发生复位，这些模块复位后esr0就会被释放掉，从0变成1，从这个点开始，mcu的firmware（boot rom）开始执行（execution）。
对于esr0我们也可以配置一个esr0的delay，当esr0的delay大于boot rom的执行时间后，boot rom执行完准备跳转到user code前会去检测esr0是不是被拉低，如果没有被拉低的话，就会等待esr0被拉低后再跳转到user code。
2.clock system
时钟选择部分：外部晶振接入作为mcu的source clock，sysclk这个pin脚信号输入作为mcu的source clock，也可以使用fback这个100mhz的片内时钟作为source clock。
倍频pll部分：在tc3xx里面有两个pll:
1）system_pll主要是倍频后给mcu的内核提供时钟。
2）peripheral_pll主要是倍频后通过一些分频给外设提供时钟。
时钟分配（distribution）部分：system_pll产生倍频时钟fpll0，peripheral_pll产生倍频时钟fpll1和fpll2，他们通过clock distribution
后通过时钟分频器可以产生各种各样的时钟频率供外设使用。
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1）100mhz的 back-up clock
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fsri通过分频产生fcpux给cpu提供时钟，三个cpu的时钟可以不同，cpu时钟的改变不会影响其他外设时钟。
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1）external input mode，这种模式下只需要用到输入的xtal1就行了（xtal2不需要），也就是在这种模式下需要接一个有源晶振。
2）external crystal mode，这种模式下xtal1和xtal2都会用到，外部接的无源晶振。
外部晶振频率范围是16mhz到40mhz。
在tc3xx里面还有有load capacitor（负载电容），也就是晶振的负载电容可以不用外部接，可以通过配置寄存器使用内部负载电容。
oscillator watchdog
在system_pll里面有一块电路叫oscillator watchdog，这块电路主要用来检测输入的晶振在一定的范围里面。它的检测方法是通过内部的100mhz的fbak通过1/40分频产生一个2.5mhz的reference clock，以这个reference clock对fosc经过1/(oscval+1)分频后的时钟进行monitor，如果对比后在一个tolerance range范围外的话，就会置位osccon.pllhv或者osccon.plllv两个寄存器位域。
。
一般都是使用外部20mhz的输入晶振以及分频/倍频参数来参数cpu和外设时钟。
pll配置流程：
1）使能使用外部晶振
2）clock control unit的input clock选择fbak，clock control unit已经属于clock distribution了，没有选择fpll而是选择fbak作为它的输入时钟，所以这个时候cpu和peripheral都是基于fback的。
3）选择fosc作为pll的输入时钟。
4）设置一个初始的pll配置参数，比如我们先把system_pll倍频到100mhz，peripheral_pll可以直接倍频到最终频率，比如peripheral_pll1到320mhz，peripheral_pll2到200mhz。
5）设置分频寄存器。
6）把clock control unit的input clock选择从fbak切换到pll。
7）system_pll也就是fpll0慢慢从100mhz倍频到300mhz，是的系统的电流平稳上升。
cpu时钟慢慢倍频上去，让电流的变化平滑上升。
3.watchdog
tc3xx芯片的watchdog在scu模块里面，watchdog分为两种，一种是cpu watchdog，一种是safety watchdog，每一个cpu都有自己的cpu watchdog。
每个watchdog有三个register，wdtxcon0，wdtxcon1，wdtxsr。
watchdog一般情况下如果watchdog time溢出了就会产生一个watch dog reset，在tc3xx中watchdog的timeout并不会直接触发reset，而是经过配置smu后会触发smu里面的一个recovery timer启动，recovery timer的timeout时间可以配置，单recovery timerout后就会产生一个alarm，如果这个alarm配置为reset信号的话，就会触发reset。
endinit的保护有三种：
1)“ce”保护，只有把每一个cpu的endinit设为0后，这个cpu的critical registers保护才被解除（可写）。
2)“e”保护，任意一个cpu的endinit设为0后，所有cpu的system critical registers保护就解除了。
3)“se”保护，safety watchdog的endinit设为0后，safety endinit的保护就解除了。
endinit设置为0的操作，需要一套较为复杂的操作序列。
endinit置为0需要一段时间，只有等到endinit真的为0后才能执行往下的操作，不然可能会产生异常。
eicon0和seicon0是两个global的endinit保护寄存器，如果不想改变watchdog cpux或者safety watchdog的endinit值，但是又想解除保护，就可以使用global的eicon0和seicon0（前提是endinit的保护等级是“e”或者“se”）。
对于保护等级为“e”或者“se”的寄存器，在操作它之前需要先解除endinit保护。
fsys类似fspb，类似于外设总线频率。
复位以后cpu的watchdog默认是处在time-out mode下的，wdt在time-out mode下就会从0xfffc开始往上计数，如果计数到0xffff就会溢出，如果在计数到0xffff之前对wdt_con0进行了password access后对wdt_con0进行了modify access，重新对wdt进了reload value到rel_1值（写寄存器前endinit值改为1了，也就是先要介绍endinit保护），这样wdt从time-out模式切换到了normal mode，这个时候wdt开始从rel_1值晚上计数。
note: 后面会介绍password access和modify access
在上图中的3）的地方对wdt_con0进行了password access，wdt就会切换到time-out mode，wdt又从0xfffc开始计数，如果在4）这个点，又对wdt_con0做了password access就会切换wdt到normal mode，同时对wdt_con0做了一次modify access后，wdt从rel_2开始计数。
计数到0xffff后wdt就溢出了，触发smu的timeout的alarm，这个alarm会触发smu里面的一个recovery time进行计数，recovery time也timeout后就会产生一个smu的reset。
password access的条件是lck为0，endinit为1。wdtxcon0.pw[7:2]写入当前wdtxcon0.pw[7:2]值的反转值，wdtxcon0.pw[15:8]写入当前wdtxcon0.pw[15:8]值，这样password access就解锁了。
如果password成功以后，就相当于这个寄存器被解锁了，然后就可以在pw中填入新的password，rel和endinit也可以写入新的值，当完成modify access后，这个寄存器就又被lock住了，如果要改它就需要再来一次password access。
当wdt_con0进行了一次password access之后wdt的状态会切换为time-out mode，也就是说接下来操作这个寄存器的时间必须要比较短，就是要在watchdog timeout之前完成操作。
set endinit的modify access动作会设置wdt_con0.init为1，wdt的reload timer会重新reload一次，也就是和watchdog的喂狗操作是一样的。
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三星在印度推出了一款基于Micro LED显示的电视
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母线槽安装使用与维护
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