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Arduino-Pico项目中RP2350芯片PSRAM时钟与核心时钟同步问题分析

2025-07-02 10:05:43作者:咎岭娴Homer

问题背景

在Arduino-Pico项目中使用RP2350芯片时,开发者发现了一个关于PSRAM时钟频率与核心时钟频率同步的问题。当开发者尝试在非默认频率下运行PSRAM时,出现了时钟频率计算不准确的情况,导致系统在高时钟频率下不稳定,在低时钟频率下又无法充分利用性能。

问题现象

开发者使用Pimoroni Pico Plus 2开发板(搭载RP2350芯片)进行测试时发现:

  1. 在150MHz核心时钟和109MHz PSRAM设置下,测得SCK时钟约为75MHz(符合预期)
  2. 但在50MHz核心时钟下,PSRAM时钟仅为25MHz(应为50MHz)
  3. 在200MHz核心时钟下,PSRAM时钟约为67MHz(应为100MHz)
  4. 在300MHz核心时钟下,PSRAM完全无法工作

这些现象表明PSRAM时钟频率的计算没有正确跟随核心时钟频率的变化。

技术分析

问题的根源在于PSRAM时钟是在系统启动早期设置的,早于主程序中核心时钟频率的调整。因此,当开发者通过IDE修改核心时钟频率后,PSRAM时钟没有相应地进行更新。

在RP2350芯片中,PSRAM时钟是通过QSPI接口的时钟分频器实现的。根据芯片数据手册,时钟分频器可以随时调整,但需要确保在改变系统时钟后执行一次虚拟读取操作,以确保接口时钟正确更新。

解决方案

项目维护者提出了以下解决方案:

  1. 在系统时钟改变后立即调用set_psram_timing函数
  2. 根据新的系统时钟频率重新计算并设置PSRAM时钟分频器

实现的关键代码逻辑是计算合适的分频系数:

uint32_t div = (sys_clk + psram_clk - 1) / psram_clk;

验证结果

在应用修复补丁后,开发者进行了全面测试:

  • 50-100MHz核心时钟:使用分频系数1,运行稳定
  • 120-200MHz核心时钟:使用分频系数2,运行稳定
  • 225-250MHz核心时钟:使用分频系数3,运行稳定
  • 300MHz核心时钟:需要分频系数4才能稳定运行
  • 360MHz核心时钟:需要分频系数5才能稳定运行

值得注意的是,175MHz和275MHz核心时钟在某些RP2350芯片上无法启动,这可能是芯片个体差异或硬件限制导致的。

技术建议

对于使用RP2350芯片和PSRAM的开发者,建议:

  1. 确保使用最新版本的Arduino-Pico核心库
  2. 在改变核心时钟频率后,验证PSRAM时钟频率是否符合预期
  3. 对于超频应用,逐步测试稳定性并选择合适的分频系数
  4. 注意不同芯片个体可能存在性能差异

总结

这个问题展示了嵌入式系统中时钟树管理的重要性。通过正确同步PSRAM时钟与核心时钟,开发者可以更灵活地调整系统性能,同时确保内存子系统的稳定性。Arduino-Pico项目团队通过及时响应和修复,为RP2350用户提供了更好的开发体验。

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