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本节主要介绍在嵌入式核心系统中时钟电路和复位电路的设计与应用。
在嵌入式电路系统中，需要振荡电路作为系统的时钟源信号。由于石英晶振振荡器具有非常高的精度和较低的温度系数，故在实际应用中被广泛采用。
1 ．微控制器时钟电路的设计
在微控制器系统中，连接振荡电路通常有标准石英晶体振动器、RC振荡器和外接时钟源三种方式。以8位MCU为例，这三种形式振荡器的连接电路图如图2-1所示。各图中方框内的电路常常集成在微控制器内部，外部电路主要是一些石英晶体、电阻、电容等分立器件。其值的选择可以按照微控制器厂商推荐的数值予以选择，或者可以按照振荡电路的设计规则计算。
图2-1 微控制器的常见时钟源电路类型
2 ．嵌入式微处理器多时钟电路的设计
在上述8位微控制器时钟电路中，所产生的振荡频率是直接作为系统的主频工作的，其特点是时钟电路比较简单。但是，这种方式对于32位微处理器来说在工作中将会存在一些问题。例如，由于微处理器的工作频率较高，这样高频的时钟线会暴露在电路板上，容易产生电磁干扰。因此，在嵌入式处理器上通常使用频率较低的石英晶体振荡电路作为基准时钟源，然后通过微处理器内部的锁相倍频电路得到高频时钟再经过分频器进行分频，以便获得多个时钟源来提供给系统应用。另外，出于节电设计的考虑，不同的I/O接口等智能部件的供电状态可以由微处理器的编程控制。
32位微处理器内部需要多种时钟源，分别为处理器内核时钟、实时时钟电路、I/O部件提供不同的时钟信号。例如，使用MC68EZ328的锁相时钟电路可以形成4种时钟输出：①CLK32，即32 kHz的时钟源，作为实时时钟基准源，来完成嵌入式处理器的日历功能；②LCDCLK时钟源，作为液晶控制器的时钟；③ DMACLK时钟源，作为DMA控制器的时钟；④ SYSCLK时钟源，即作为系统主时钟。另外，在大多数嵌入式系统中，为了实时地执行某些重要的计算，例如在机顶盒中，为了使输出影像连续，每秒钟至少要对20个视频帧进行解码运算；同样地，数字手机必须对音频数据包进行解码，将数字信号转换为模拟信号，并在扬声器中再现声音，这些都要严格地在所定义的时间周期内完成，否则，远端扬声器发出的声音对听者来说就有延迟。
目前广泛应用的ARM微处理器一般内部都带有DPLL、APLL等不同用处的时钟电路，外部一般都只接频率比较低的如12 MHz的晶体振荡器作为主时钟。主时钟在处理器工作时运行，而处于待机时处理器完全停止或部分部件运行，以降低系统的功耗。内部带有实时时钟（RTC）电路的微处理器还需要外接一个32.768 kHz的晶体振荡器，它是由一个石英振荡器和一个备用电池等组成的，用于记录嵌入式系统中的时间和日期。
另外，由于微处理器的功耗与所使用的时钟频率成平方关系，降低时钟频率可以有效地降低功耗。所以为了降低功耗，在处理器内部的时钟发生器上添加了时钟电源管理功能，时钟管理为各个外围模块提供时钟，在不使用某个单元时刻关闭其时钟以降低功耗。
总之，多路时钟常用于32位及以上的高性能的嵌入式处理器中，其内部不同的部件可以使用不同频率的时钟，来提高其各项指标。
系统复位电路设计的好坏，会直接影响到整个系统工作的可靠性。很多时候，在系统设计完成并在实验室调试成功后，在现场却出现了死机、程序走飞等现象，这往往是由于嵌入式处理器的复位电路设计不可靠引起的。因此，为嵌入式处理器设计工作稳定可靠、简洁实用、成本低廉的复位电路是嵌入式硬件体系基础电路设计中一项重要的工作。
复位电路主要类型有微分型复位电路、积分型复位电路、专用复位集成器件电路等，这些电路有不同的特点和应用场合，下面将分别予以介绍。
1 ．微分型复位电路
图2-2 微分型复位电路原理示意图
微分型复位电路的基本组成如图2-2所示。这种电路产生的复位信号是高电平有效信号，上电复位时间主要取决于电容C与电阻R组成的时间常数，一般通过调整电容C的大小来间接地调整系统上电复位时间。在正常工作状态下，电阻R在复位端引起的电压值一般为0.3 V以下。系统在上电时，希望通过电容C可以得到一个理想的阶跃信号作为上电复位触发信号，这样系统便可以转入正常工作状态运行下去。微分型复位电路，其电路简洁、调整方便，是嵌入式硬件体系设计选择的一种复位电路形式。但是如果在系统使用AC/DC电源或系统中大功率负载存在的情况下，采用这种复位电路的系统微处理器就会工作不可靠，因此一般不选择这种复位电路。
2 ．积分型复位电路
积分型复位电路产生的是低电平有效的复位信号，其典型电路如图2-3所示。图2-3(a)是基本积分型复位电路。在实际应用中，可以将R、C的值增大以提高时间常数，并且采用具有史密特输入的CMOS反相器以提高其整体抗干扰性。然而，这种复位电路常常在二次电源开关相对较短的时间间隔情况下出现异常，这主要是由于放电回路与充电回路相同，导致放电时间常数较大，从而使U C 电压下降过缓造成的。图2-3(b)所示的是改进电路，放电回路的时间常数一般远远小于充电时间常数，这样由于重复开、关电源而造成上电复位不可靠的现象就可以得到控制。然而由于其放电时间常数过短，会降低复位电路在工作中对电源电压波动的不敏感性。例如，当电源电压有波动时，由于放电过快，从而有可能造成不必要的复位脉冲。这种现象在嵌入式处理器工作于休眠方式与活跃方式切换时、而电源输出功率又相对较弱时可能会出现。图2-3(c)所示的电路是针对这种现象的改进积分型复位电路，只要R 1 <<R 2 ，适当调整R 1 值的大小就可避免上述分析情况的发生。
图2-3 积分型复位电路示意图
3 ．专用复位芯片构成的复位电路
对稳定性和可靠性要求很强的系统，常常采用专用的复位芯片构成系统微处理器的复位电路。专用复位芯片是上述各种性能优良的复位电路的集成，有的还集成了手动复位、低压监测等功能。Maxim等著名半导体厂商有很多这种类型的器件，如Maxim的八端集成器件MAX705/706/708/709/813L，其中MAX705/706是低电平复位信号，MAX813L是高电平复位信号，MAX708/709同时具有高/低电平复位信号端。
图2-4给出了MAX813L的内部结构图。MAX813L具有上电复位、Watchdog输出、掉电电压监视、手动复位四大功能。图中WDI（Watchdog Input）主要是作为看门狗计数器重定用的，在1.6 s内若CPU不触发复位看门狗定时器，则WDO（Watchdog Output）将输出低电平。在其复位电路中，本身支持上电复位和手动复位功能，当采用上电复位时，只要电压低于4.63 V，复位信号RESET就有效；当电源电压超过4.63 V时，RESET信号仍将继续保持140 ms左右，以保证CPU复位可靠。当采用手动复位（Manual Reset，MR）时，接地时间不小于150 ns，可产生一个手动复位过程，即在复位端产生140 ms的有效复位信号（高电平有效）。若将
端与MR连接，则可组成上电复位及看门狗复位电路。
图2-4 MAX813L内部结构图
上述提到的各种复位电路中，微分复位电路简单，但易引入干扰，没有监控CPU运行的能力。积分复位电路简单可靠，但由于对电源电压波动不敏感，从而有可能出现CPU由于电源电压的瞬间过低而造成工作不正常的情况。使用专用复位芯片不需过多的分立器件，电路设计简单，虽然增加了成本，但可以得到更加稳定可靠的系统。在使用中，应根据电路板的空间、电源电压特性、系统运行现场等情况综合考虑。通常，在设计简单复位电路时应注意以下几点：
（1）在使用微分型复位电路并且使用稳压电源时，应考虑在电容输入端需要加入适当的电感以减少负载突变而引起的干扰复位脉冲的产生。在电路板空间有限的情况下可以选用此复位电路。
（2）在使用积分型复位电路时，应着重考虑复位时电源电压的上升率。
在嵌入式微处理器中，一般将外部复位信号也作为一个中断来处理。在系统复位的时候，程序指针（PC）被设置成0，使程序跳转到地址为0x00000000处开始运行。例如，S3C44B0微处理器系统的1 MB的线性Flash和微处理器的Bank0相连接。在线性Flash里存储的是供系统初始化的程序，该程序负责配置处理系统的结构、工作模式以及自动检测嵌入式控制器的各个硬件是否工作正常。系统经过初始化和硬件自检以后，此程序负责把存储在16 MB的非线性处理器里面的system.bin文件复制到0xc000000地址（此地址是系统8 MB的SDRAM的首地址）。然后，引导程序把程序（PC）指针指向0xc000000地址，系统开始运行。