浅析超频K60到200MHz以上(Overclock K60 to above 200MHz)

Document created by Calvin Ji Employee on Sep 2, 2013Last modified by Calvin Ji Employee on Sep 15, 2013
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     我想“超频”这个词估计大家都不会陌生,很多玩计算机的都会尝试去把自己电脑的CPU超频玩一些高端大型游戏(咳咳,当然玩的high的时候别忘了小心你的主板别烧了),而对我们这些搞嵌入式的人们来说,估计就只能用这样的情怀去折磨MCU了(当然前提得是有PLL或者FLL的MCU)。

     在超频之前首先需要澄清几个概念,我们通常所说的主频一般是指内核时钟或者系统时钟(即core_clk或system_clk)。而对K60来说,其内部还有总线时钟(Bus_clk)、外部总线时钟(FlexBus_clk)、flash时钟(Flash_clk),而这几个时钟互相关联且每个都是有其频率限制的(如下图1所示),所以当我们要超频内核时钟的时候还不得不考虑其他时钟承受极限(姑且用这个词吧)。在我们用MCG模块内部的PLL将输入时钟超频到200MHz作为MCGOUTCLK输出的时候还需要一道关卡(如下图2),也就是说虽然这几个时钟属于同宗(都来自MCGOUTCLK),但是也可以通过不同的分频器(OUTDIV[1:4])约束不同的时钟范围,这里想起一个形象的例子。MCGOUTCLK就类似以前的官家大老爷,娶了四房姨太太(OUTDIV[1:4]),分别生了四个少爷(即core_clk、Bus_clk、FlexBus_clk和Flash_clk),每个少爷都是老爷的儿子,不过在家中地位却是由姨太太的排序决定的,其中大房的大少爷(core_clk)地位最高(频率范围最大),四房的小少爷(flash_clk)地位最低(频率范围最小),不过他们的地位最高也不会超过老爷(其他clk<=MCGOUTCLK),呵呵,有点意思~

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图1

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图2

     经过上面的分析之后,就可以开始着手超频了。经过验证,其实系统频率超不上去就是“小少爷”(flash_clk)拖了后腿,当我们将MCGOUTCLK超到200MHz的时候,OUTDIV1的分频可以设置为1分频,保证内核频率为200MHz,但却要同时保证其他几个时钟不要超过太多,尤其是Flash_clk的限制要严格(建议不要超过30MHz,小少爷有些“娇气”),因为flash_clk过高就代表取指令的频率过高,指令出错就会造成系统程序跑飞。

    说到这里,可能有些人会质疑,把主频超的那么高,但取指令的速度上不去有个啥用,岂不是颇有些大马拉小车的感觉吗,其实不然,这里我说两点。一个是通过RAM调试或者将函数声明成RAM执行函数的时候是可以加快执行速度的,另一个就是当做一些数学运算的时候作用就很明显了,因为一般可能会单纯用到CPU内部的ALU和寄存器组,后者数据访问多一些(注意Cortex-M4是哈佛结构,数据与指令总线独立的),自然其运算速度就上去了,所以还是好处多多的。

     当然飞思卡尔本身是不建议超频的,数据手册上给出的极限值都是在保证系统可靠性和稳定性的前提下测试出来的,再往上就不敢保证了(跟你的硬件电路设计能力有一定关系),正所谓“超频有风险,用时需谨慎啊”,呵呵,所以我们大多数的应用还是老老实实的按照“规矩”来吧。不过这里需要提的一点是,每家厂商一般会为超频留有余地(为了满足一些客户的超频需要,哎,不容易啊),至于这个余地是多少,不同的半导体厂商也会有不同的标准。对我来说,记得那是2008年的第一场雪,比往年来的稍晚了些…(没收住,开始整词儿了,呵呵),那一年我第一次接触飞思卡尔的9S12 16位的单片机(MC9S12DG128,哎,搞过智能车的都懂的),额定主频是25MHz,我把它超到40MHz,后来又换成了MC9S12XS128,额定主频是40MHz,我又把它超到80MHz(有点超频强迫症了,呵呵),一直到如今的ARM K60,额定主频为100MHz(VLQ100),所以。。。咳咳。。。很自然的我就把它超到200MHz,再往上我就没有测试了,因为基本也用不到那么高的频率,还是要掌握好这个“度”的,想过把超频的瘾的可以试试看,呵呵~


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