DB = Datasheet Book

RM = Reference Manual?

如果要成為一個(gè)工程師的話，拿到任何一款I(lǐng)C，大概最先讀的就應(yīng)該是這兩個(gè)了。

在做智能車之前，由于不了解套路，沒有預(yù)先看DB和RM，算是個(gè)失誤吧。雖然看了都不一定懂，F(xiàn)reescale公司的K60-family's DB有79頁（全英），RM有1817頁（全英），說實(shí)話，我能完全讀完的概率在0.048%左右。

但是還是必須要看的，遇到不能解決的問題，查RM是最可靠的解決辦法。

說點(diǎn)題外話，在一開始弄智能車的時(shí)候，我負(fù)責(zé)程序的編寫，可是一點(diǎn)沒有頭緒，只好借很多例程來看，逐漸舵機(jī)、攝像頭也就能動(dòng)彈了。可是看他們的例程和庫，發(fā)現(xiàn)底層的東西還是一竅不通，如何驅(qū)動(dòng)，為什么能驅(qū)動(dòng)，只是知道1 + 1 = 2，但至于為什么，哥德巴赫咯。現(xiàn)在靜下心來，倒是能慢慢研究了，越來越有種「初極狹，才通人。復(fù)行數(shù)十步，豁然開朗。土地平曠，屋舍儼然，有良田美池桑竹之屬。」的感覺啦。

回歸到正題，今天解決了什么問題：

我參加的是智能車比賽攝像頭組，需要處理大量由攝像頭傳回的圖像數(shù)據(jù)，目前來看這方面的問題，一個(gè)是如何傳輸這些數(shù)據(jù)不占大量的CPU資源（DMA解決），另一個(gè)是如何更快處理已存到RAM中的數(shù)據(jù)（OC）。今天下午研究了下第二個(gè)問題。

OC = Overclock 超頻，讓CPU工作在超負(fù)荷狀態(tài)下，一個(gè)人頂兩個(gè)人用，當(dāng)然處理東西更快啦！但是同樣的，風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)加大，輕則罷工撂挑子（程序跑飛），重則直接猝死（燒掉）。

在21ic還是Freescale社區(qū)查到了關(guān)于這方面的知識(shí)，看到以后收益匪淺，謄抄過來：

在超頻之前首先需要澄清幾個(gè)概念，我們通常所說的主頻一般是指內(nèi)核時(shí)鐘或者系統(tǒng)時(shí)鐘（即core_clk或system_clk）。而對(duì)K60來說，其內(nèi)部還有總線時(shí)鐘（Bus_clk）、外部總線時(shí)鐘（FlexBus_clk）、flash時(shí)鐘（Flash_clk），而這幾個(gè)時(shí)鐘互相關(guān)聯(lián)且每個(gè)都是有其頻率限制的（如下圖1所示），所以當(dāng)我們要超頻內(nèi)核時(shí)鐘的時(shí)候還不得不考慮其他時(shí)鐘承受極限（姑且用這個(gè)詞吧）。在我們用MCG模塊內(nèi)部的PLL將輸入時(shí)鐘超頻到200MHz作為MCGOUTCLK輸出的時(shí)候還需要一道關(guān)卡（如下圖2），也就是說雖然這幾個(gè)時(shí)鐘屬于同宗（都來自MCGOUTCLK），但是也可以通過不同的分頻器（OUTDIV[1:4]）約束不同的時(shí)鐘范圍，這里想起一個(gè)形象的例子。MCGOUTCLK就類似以前的官家大老爺，娶了四房姨太太（OUTDIV[1:4]）,分別生了四個(gè)少爺（即core_clk、Bus_clk、FlexBus_clk和Flash_clk），每個(gè)少爺都是老爺?shù)膬鹤樱贿^在家中地位卻是由姨太太的排序決定的，其中大房的大少爺（core_clk）地位最高（頻率范圍最大），四房的小少爺（flash_clk）地位最低（頻率范圍最小），不過他們的地位最高也不會(huì)超過老爺（其他clk<=MCGOUTCLK），呵呵，有點(diǎn)意思~

圖一

在圖一里可以看到，MK60DN512ZVLQ10這款飛思卡爾的單片機(jī)默認(rèn)主頻是100 MHz，在下面的超頻里經(jīng)常讓K60工作在200MHz的頻率上！

圖二

由于了解的MCU不多，不知道是不是別的MCU也是同樣是這樣的四分頻，但是Intel超頻的話，似乎只有一個(gè)倍頻和外頻，大概沒有這么多內(nèi)部時(shí)鐘。

在野火（現(xiàn)山外）提供的一個(gè)例程里，我們可以看到：

圖三

圖四

圖五

圖六

在這次編輯的過程中，又學(xué)習(xí)到了子函數(shù)、枚舉、循環(huán)函數(shù)的一些知識(shí)……果然是知識(shí)越學(xué)越多……在圖四中傳遞的形參是clk_option opt ，而opt是圖三中宏定義的MCG_CLK_MHZ，又受到圖五中枚舉定義的限制……Gosh，有點(diǎn)繞口。并且Bus_clock應(yīng)該是<=1/2Core_clock(?)。

在PLL初始化的過程中也就設(shè)置了 ''mcg_div.prdiv ;?mcg_div.vdiv ''（分頻因數(shù)？）

圖七

圖七中這就是后續(xù)如何根據(jù)PLL來設(shè)置每個(gè)需要時(shí)序的模塊來工作的code，當(dāng)然我目前還是，很不明白……

所以PLL的存在是非常重要的，總不能所有的工人都在一個(gè)節(jié)奏上吧，總會(huì)有人干的快，有人干的慢。

MCG是K60提供的一個(gè)Function，在RM里查詢，也就引出了PLL和FLL的定義。（見圖八）

圖八

FLL = ?鎖頻環(huán) PLL = 鎖相環(huán)

有高手的總結(jié)：

PLL鎖相環(huán)，可以將晶振輸出頻率Fosc，倍增幾倍，以滿足高速運(yùn)算需要。

在不連接PLL時(shí)，CPU時(shí)鐘和晶振時(shí)鐘相同，即CCLK = Fosc。

當(dāng)使能PLL并連接，則CCLK = Fosc * M，M為倍頻數(shù)。

看起來PLL更重要一些啊！那么再看RM，

圖九

最后一條就是我們要的目的了，不同的peripherals能在不同時(shí)鐘下工作，正合我意！

那么到這里基本就說完了OC、PLL是怎么一回事，那么回到一開始的問題上，OC以后能更快的處理速度嗎，RAM速度不是被限制住了嗎？之前那位大牛也給出了他的看法，

說到這里，可能有些人會(huì)質(zhì)疑，把主頻超的那么高，但取指令的速度上不去有個(gè)啥用，豈不是頗有些大馬拉小車的感覺嗎，其實(shí)不然，這里我說兩點(diǎn)。一個(gè)是通過RAM調(diào)試或者將函數(shù)聲明成RAM執(zhí)行函數(shù)的時(shí)候是可以加快執(zhí)行速度的，另一個(gè)就是當(dāng)做一些數(shù)學(xué)運(yùn)算的時(shí)候作用就很明顯了，因?yàn)橐话憧赡軙?huì)單純用到CPU內(nèi)部的ALU和寄存器組，后者數(shù)據(jù)訪問多一些（注意Cortex-M4是哈佛結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)與指令總線獨(dú)立的），自然其運(yùn)算速度就上去了，所以還是好處多多的。

這樣，不就能夠提高我們的讀取速度以及處理圖像的速度了嗎？誒，好像落下點(diǎn)什么，突然出現(xiàn)個(gè)莫名奇妙的詞，“哈佛結(jié)構(gòu)”，是什么東西？

百度一下！

我們現(xiàn)在用的PC（IBM兼容機(jī)）絕大部分都是由馮諾依曼的思想設(shè)計(jì)而來，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低廉。但是又有瓶頸在，

在典型情況下，完成一條指令需要3個(gè)步驟，即：取指令、指令譯碼和執(zhí)行指令。從指令流的定時(shí)關(guān)系也可看出馮·諾依曼結(jié)構(gòu)與哈佛結(jié)構(gòu)處理方式的差別。舉一個(gè)最簡(jiǎn)單的對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作的指令，指令1至指令3均為存、取數(shù)指令，對(duì)馮·諾曼結(jié)構(gòu)處理器，由于取指令和存取數(shù)據(jù)要從同一個(gè)存儲(chǔ)空間存取，經(jīng)由同一總線傳輸，因而它們無法重疊執(zhí)行，只有一個(gè)完成后再進(jìn)行下一個(gè)。

馮諾依曼結(jié)構(gòu)

所以對(duì)于超頻來說，假如MCU采用的是馮諾依曼結(jié)構(gòu)，那么根據(jù)木桶原理來說，超頻就變的事倍功半！而哈佛架構(gòu)，正可以在MCU這個(gè)集成度比較高的IC上大施拳腳！來看哈佛結(jié)構(gòu)的介紹：

不同之處

哈佛結(jié)構(gòu)是一種將程序指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。中央處理器首先到程序指令存儲(chǔ)器中讀取程序指令內(nèi)容，解碼后得到數(shù)據(jù)地址，再到相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù)，并進(jìn)行下一步的操作（通常是執(zhí)行）。程序指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開，可以使指令和數(shù)據(jù)有不同的數(shù)據(jù)寬度。

哈佛結(jié)構(gòu)是指程序和數(shù)據(jù)空間獨(dú)立的體系結(jié)構(gòu)，目的是為了減輕程序運(yùn)行時(shí)的訪存瓶頸。例如最常見的卷積運(yùn)算中,一條指令同時(shí)取兩個(gè)操作數(shù),在流水線處理時(shí),同時(shí)還有一個(gè)取指操作,如果程序和數(shù)據(jù)通過一條總線訪問,取指和取數(shù)必會(huì)產(chǎn)生沖突，而這對(duì)大運(yùn)算量的循環(huán)的執(zhí)行效率是很不利的。哈佛結(jié)構(gòu)能基本上解決取指和取數(shù)的沖突問題。

改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：使用兩個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)器模塊，分別存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)，每個(gè)存儲(chǔ)模塊都不允許指令和數(shù)據(jù)并存，以便實(shí)現(xiàn)并行處理；具有一條獨(dú)立的地址總線和一條獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線，利用公用地址總線訪問兩個(gè)存儲(chǔ)模塊（程序存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊），公用數(shù)據(jù)總線則被用來完成程序存儲(chǔ)模塊或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊與CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸。

正巧，哈佛結(jié)構(gòu)！之前對(duì)哈佛結(jié)構(gòu)一無所知，以為全世界的電腦都是由馮諾依曼思想指導(dǎo)構(gòu)成的，原來天天把玩的這塊MCU，就用的是聞所未聞的哈佛結(jié)構(gòu)啊~嗯，這個(gè)世界……

總結(jié)：我們一開始遇到的問題，如何更快的處理數(shù)據(jù)，到此算是在硬件上得到一定的解決，就是提高CPU的工作速度（時(shí)鐘頻率），并且通過配置參數(shù)來降低因主頻提高帶來其他部件可能會(huì)出現(xiàn)的問題。但在另一方面，積極的優(yōu)化代碼，使代碼合理化、精簡(jiǎn)化、簡(jiǎn)單化，也會(huì)在很大程度上提高工作效率！

The end.

參考資料：

http://bbs.21ic.com/forum.php?mod=viewthread&tid=831312

https://community.freescale.com/docs/DOC-95555

百度文庫：普林斯頓體系和哈佛結(jié)構(gòu)聯(lián)系與區(qū)別.doc