單芯片解決方案，開(kāi)啟全新體驗(yàn)——W55MH32高性能以太網(wǎng)單片機(jī)

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太網(wǎng)單片機(jī)，它為用戶帶來(lái)前所未有的集成化體驗(yàn)。這顆芯片將強(qiáng)大的組件集于一身，具體來(lái)說(shuō)，一顆W55MH32內(nèi)置高性能Arm? Cortex-M3核心，其主頻最高可達(dá)216MHz；配備1024KB FLASH與96KB SRAM，滿足存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)處理需求；集成TOE引擎，包含WIZnet全硬件TCP/IP協(xié)議棧、內(nèi)置MAC以及PHY，擁有獨(dú)立的32KB以太網(wǎng)收發(fā)緩存，可供8個(gè)獨(dú)立硬件socket使用。如此配置，真正實(shí)現(xiàn)了All-in-One解決方案，為開(kāi)發(fā)者提供極大便利。

在封裝規(guī)格上，W55MH32提供了兩種選擇：QFN100和QFN68。

W55MH32L采用QFN100封裝版本，尺寸為12x12mm，其資源豐富，專(zhuān)為各種復(fù)雜工控場(chǎng)景設(shè)計(jì)。它擁有66個(gè)GPIO、3個(gè)ADC、12通道DMA、17個(gè)定時(shí)器、2個(gè)I2C、5個(gè)串口、2個(gè)SPI接口（其中1個(gè)帶I2S接口復(fù)用）、1個(gè)CAN、1個(gè)USB2.0以及1個(gè)SDIO接口。如此豐富的外設(shè)資源，能夠輕松應(yīng)對(duì)工業(yè)控制中多樣化的連接需求，無(wú)論是與各類(lèi)傳感器、執(zhí)行器的通信，還是對(duì)復(fù)雜工業(yè)協(xié)議的支持，都能游刃有余，成為復(fù)雜工控領(lǐng)域的理想選擇。同系列還有QFN68封裝的W55MH32Q版本，該版本體積更小，僅為8x8mm，成本低，適合集成度高的網(wǎng)關(guān)模組等場(chǎng)景，軟件使用方法一致。更多信息和資料請(qǐng)進(jìn)入http://www.w5500.com/網(wǎng)站或者私信獲取。

此外，本W(wǎng)55MH32支持硬件加密算法單元，WIZnet還推出TOE+SSL應(yīng)用，涵蓋TCP SSL、HTTP SSL以及 MQTT SSL等，為網(wǎng)絡(luò)通信安全再添保障。

為助力開(kāi)發(fā)者快速上手與深入開(kāi)發(fā)，基于W55MH32L這顆芯片，WIZnet精心打造了配套開(kāi)發(fā)板。開(kāi)發(fā)板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口數(shù)據(jù)線，就能輕松實(shí)現(xiàn)調(diào)試、下載以及串口打印日志等功能。開(kāi)發(fā)板將所有外設(shè)全部引出，拓展功能也大幅提升，便于開(kāi)發(fā)者全面評(píng)估芯片性能。

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第三十一章 MCO——PA8從主頻分頻輸出

W55MH32的MCO（Microcontroller Clock Output）是一個(gè)重要的時(shí)鐘輸出功能，允許將內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)特定引腳輸出到外部，供其他設(shè)備或系統(tǒng)同步使用。以下是關(guān)于MCO功能概述、應(yīng)用場(chǎng)景及配置步驟的詳細(xì)說(shuō)明：

1MCO功能概述

1.1簡(jiǎn)介

W55MH32的MCO（Microcontroller Clock Output）是微控制器的時(shí)鐘輸出引腳，允許將內(nèi)部時(shí)鐘源（如HSI、HSE、PLL或系統(tǒng)時(shí)鐘）輸出到外部，主要用于系統(tǒng)調(diào)試、外部設(shè)備同步或時(shí)鐘測(cè)量。

1.2基本概念

MCO引腳：通常為特定的GPIO（如W55MH32系列的PA8），需配置為復(fù)用功能（AF）模式。

時(shí)鐘源：MCO的時(shí)鐘源可來(lái)自W55MH32內(nèi)部的多種時(shí)鐘信號(hào)，例如：

HSI（內(nèi)部高速時(shí)鐘）：默認(rèn)8MHz（不同型號(hào)可能不同）。

HSE（外部高速時(shí)鐘）：外接晶振或時(shí)鐘源（如8MHz）。

PLL輸出：經(jīng)過(guò)鎖相環(huán)倍頻后的系統(tǒng)時(shí)鐘（SYSCLK）。

LSI/LSE（低速時(shí)鐘）：通常用于低功耗場(chǎng)景（如RTC），但較少用于MCO輸出。

1.3分頻原理

通過(guò)RCC時(shí)鐘控制寄存器（如RCC_CFGR）中的MCO預(yù)分頻器（MCO Prescaler），可對(duì)時(shí)鐘源進(jìn)行分頻，輸出頻率公式為：

（時(shí)鐘源分頻系數(shù)分頻系數(shù)可選：1、2、4、8、16）

例如：若系統(tǒng)時(shí)鐘（SYSCLK）為72MHz，分頻系數(shù)設(shè)為4，則MCO輸出頻率為18MHz。

2應(yīng)用場(chǎng)景

MCO的核心價(jià)值在于精準(zhǔn)時(shí)鐘輸出和系統(tǒng)調(diào)試便利性，以下是其典型應(yīng)用場(chǎng)景：

2.1為外部設(shè)備提供時(shí)鐘源

場(chǎng)景：當(dāng)外部傳感器、ADC、DAC、通信模塊（如WiFi/藍(lán)牙芯片）需要精準(zhǔn)時(shí)鐘時(shí)，可直接使用MCO輸出的時(shí)鐘信號(hào)，避免額外時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)。

示例：為外部ADC芯片提供同步時(shí)鐘，確保采樣頻率與W55MH32系統(tǒng)時(shí)鐘同步。

2.2多芯片同步（主從模式）

場(chǎng)景：多個(gè)W55MH32或其他MCU協(xié)同工作時(shí)，通過(guò)MCO輸出主芯片的時(shí)鐘，使從芯片以相同頻率運(yùn)行，避免異步通信帶來(lái)的時(shí)序問(wèn)題。

示例：工業(yè)控制中多處理器同步執(zhí)行任務(wù)，或分布式系統(tǒng)中的時(shí)鐘同步。

2.3調(diào)試與測(cè)量

場(chǎng)景：開(kāi)發(fā)階段通過(guò)示波器測(cè)量MCO引腳，驗(yàn)證內(nèi)部時(shí)鐘配置是否正確（如PLL倍頻、分頻系數(shù)是否生效）。

用途：快速定位時(shí)鐘配置錯(cuò)誤（如系統(tǒng)時(shí)鐘未按預(yù)期分頻）。

2.4通信協(xié)議的時(shí)鐘同步

場(chǎng)景：在需要精確時(shí)鐘的通信協(xié)議中（如SPI、I2S、CAN），MCO可作為從設(shè)備的時(shí)鐘參考，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

示例：W55MH32作為SPI主機(jī)時(shí)，MCO輸出時(shí)鐘供從機(jī)（如Flash芯片）同步，避免因時(shí)鐘偏差導(dǎo)致的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

2.5低功耗系統(tǒng)的時(shí)鐘管理

場(chǎng)景：在電池供電系統(tǒng)中，通過(guò)MCO輸出低頻時(shí)鐘（如將HSI分頻至1MHz），供外部外設(shè)進(jìn)入低功耗模式，同時(shí)保持系統(tǒng)部分功能運(yùn)行。

3注意事項(xiàng)

引腳驅(qū)動(dòng)能力：MCO輸出頻率不宜過(guò)高（需低于GPIO的最大可靠頻率，通常建議不超過(guò)50MHz），高頻時(shí)需考慮信號(hào)完整性（如阻抗匹配）。

時(shí)鐘源使能順序：配置MCO前需確保時(shí)鐘源已穩(wěn)定（如HSE起振完成），避免輸出無(wú)效信號(hào)。

4程序設(shè)計(jì)

配置MCO需依次完成時(shí)鐘源使能、GPIO功能設(shè)置、寄存器分頻配置等步驟，具體如下：

4.1使能時(shí)鐘源

若時(shí)鐘源為PLL或HSE，需先通過(guò)RCC寄存器使能對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘（如RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON)）。

若選擇SYSCLK（系統(tǒng)時(shí)鐘）作為源，需確保系統(tǒng)時(shí)鐘已正確配置（如PLL倍頻完成）。

4.2配置GPIO為MCO復(fù)用功能

將MCO引腳（如PA8）設(shè)置為復(fù)用推挽輸出，確保信號(hào)穩(wěn)定輸出：

void MCO_GpioConfig(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_8;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
}

選擇引腳：確定使用PA8（GPIO_Pin_8）。

設(shè)置速度：因外設(shè)需要高頻信號(hào)（如MCO輸出幾十MHz的時(shí)鐘），所以選擇50MHz高速模式。

配置模式：復(fù)用推挽輸出模式使引腳可輸出外設(shè)的專(zhuān)用信號(hào)（而非普通GPIO電平）。

寄存器寫(xiě)入：通過(guò)GPIO_Init()函數(shù)將配置寫(xiě)入硬件寄存器，使引腳按設(shè)定模式工作。

4.3選擇時(shí)鐘源并設(shè)置分頻系數(shù)

通過(guò)RCC_CFGR寄存器的MCO位段選擇時(shí)鐘源，MCOPRE位段設(shè)置分頻系數(shù)：

void RCC_MCOConfig(uint8_t RCC_MCO)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_RCC_MCO(RCC_MCO));
 
  if(RCC_MCO<= RCC_MCO_PLLCLK_Div2)
 ???????? {
 ?????????????????? /* Perform Byte access to MCO bits to select the MCO source */
 ?????????????????? *(__IO?uint8_t?*) CFGR_BYTE4_ADDRESS?= RCC_MCO;
 ???????? }
 ???????? else
 ???????? {
 ?????????????????? *(__IO?uint8_t?*) CFGR_BYTE4_ADDRESS?= RCC_MCO_PLLCLK_Div2;
 ???????? }
 ???????? RCC-?>RCC_MCO_VAL= RCC_MCO-6;
}

該函數(shù)主要實(shí)現(xiàn)的功能為：

參數(shù)校驗(yàn)：確保輸入的 MCO配置是W55MH32支持的合法選項(xiàng)。

寄存器寫(xiě)入：通過(guò)字節(jié)訪問(wèn) RCC_CFGR寄存器的特定位段，設(shè)置 MCO的時(shí)鐘源和分頻系數(shù)。

異常保護(hù)：若輸入非法參數(shù)，強(qiáng)制使用安全的默認(rèn)配置（RCC_MCO_PLLCLK_Div2）。

4.4主程序

主程序main()實(shí)現(xiàn)整體功能，驗(yàn)證時(shí)鐘配置并提供時(shí)鐘輸出測(cè)試：

int main(void)
{
    RCC_ClocksTypeDef clocks;
 
    delay_init();
 
    RCC_ClkConfiguration();
 
    UART_Configuration(115200);
    printf("MCO Out Pll Div Test.n");
    RCC_GetClocksFreq(&clocks);
 
    printf("SYSCLK: %3.1fMhz, HCLK: %3.1fMhz, PCLK1: %3.1fMhz, PCLK2: %3.1fMhz, ADCCLK: %3.1fMhzn",
           (float)clocks.SYSCLK_Frequency /1000000,(float)clocks.HCLK_Frequency/1000000,
           (float)clocks.PCLK1_Frequency /1000000,(float)clocks.PCLK2_Frequency/1000000,(float)clocks.ADCCLK_Frequency/1000000);
 
    MCO_GpioConfig();
    RCC_MCOConfig(RCC_MCO_PLLCLK_Div16);
 
    while(1);
}

程序首先初始化延時(shí)函數(shù)和系統(tǒng)時(shí)鐘，配置UART以115200波特率輸出調(diào)試信息，然后獲取并打印系統(tǒng)時(shí)鐘、AHB總線、APB1/APB2總線及ADC時(shí)鐘的頻率。接著配置MCO引腳（PA8）并將PLL時(shí)鐘除以16后通過(guò)該引腳輸出。最后程序進(jìn)入無(wú)限循環(huán)保持運(yùn)行狀態(tài)，

5下載驗(yàn)證

程序下載運(yùn)行后，首先打印了示例名稱和各系統(tǒng)時(shí)鐘頻率，然后PA8引腳持續(xù)輸出波形：

6總結(jié)

MCO功能通過(guò)靈活配置時(shí)鐘源和分頻系數(shù)，為W55MH32提供了對(duì)外輸出時(shí)鐘的能力，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的時(shí)鐘同步問(wèn)題。先理解其應(yīng)用場(chǎng)景（如多芯片同步、調(diào)試測(cè)量），再掌握配置步驟（時(shí)鐘源選擇、GPIO設(shè)置、分頻配置），可更高效地應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中。

WIZnet是一家無(wú)晶圓廠半導(dǎo)體公司，成立于 1998年。產(chǎn)品包括互聯(lián)網(wǎng)處理器 iMCU?，它采用 TOE（TCP/IP卸載引擎）技術(shù)，基于獨(dú)特的專(zhuān)利全硬連線 TCP/IP。iMCU?面向各種應(yīng)用中的嵌入式互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

WIZnet在全球擁有 70多家分銷(xiāo)商，在香港、韓國(guó)、美國(guó)設(shè)有辦事處，提供技術(shù)支持和產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)。

香港辦事處管理的區(qū)域包括：澳大利亞、印度、土耳其、亞洲（韓國(guó)和日本除外）。

審核編輯 黃宇