MSP430單片機指令周期小談
時鐘周期也稱為振蕩周期:定義為時鐘脈沖的倒數(shù)(時鐘周期便是直接供內(nèi)部CPU使用的晶振的倒數(shù) , 例如12M的晶振 , 它的時鐘周期便是1/12us) , 是電腦中的最基本的、最小的時間單位 。 在一個時鐘周期內(nèi) , CPU僅完成一個最基本的動作 。 時鐘脈沖是電腦的基本工作脈沖 , 控制著電腦的工作節(jié)奏 。 時鐘頻率越高 , 工作速度就越快 。
本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/201611/316429.htm機器周期:在電腦中 , 常把一條指令的執(zhí)行過程劃分為若干個階段 , 每一個階段完成一項工作 。 每一項工作稱為一個基本操作 , 完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期 。 8051系列單片機的一個機器周期由6個S周期(狀態(tài)周期)組成 。 一個S周期=2個時鐘周期 , 所以8051單片機的一個機器周期=6個狀態(tài)周期=12個時鐘周期 。
指令周期:執(zhí)行一條指令所需要的時間 , 基本由若干個機器周期組成 。 指令不同 , 所需的機器周期也不同 。
專用知識:
在430中 , 一個時鐘周期 = MCLK晶振的倒數(shù) 。 假如MCLK是8M , 則一個時鐘周期為1/8us;
一個機器周期 = 一個時鐘周期 , 即430每個動作都能完成一個基本操作;
一個指令周期 = 1~6個機器周期 , 詳細依據(jù)詳細指令而定 。
另:指令長度 , 只是一個存儲單位與時間沒有必然關系 。
MSP430依據(jù)型號的不同最多可以選擇使用3個振蕩器 。 我們可以依據(jù)需要選擇合適的振蕩頻率并可以在不需要時隨時關閉振蕩器以節(jié)省功耗 。 這3個振蕩器分別為:
(1)DCO 數(shù)控RC振蕩器 。 它在芯片內(nèi)部不用時可以關閉 。 DCO的振蕩頻率會受周圍環(huán)境溫度和MSP430工作電壓的影響且同一型號的芯片所產(chǎn)生的頻率也不相同 。 但DCO的調(diào)節(jié)功能可以改善它的性能他的調(diào)節(jié)分為以下3步:a:選擇BCSCTL1.RSELx斷定時鐘的標稱頻率;b:選擇DCOCTL.DCOx在標稱頻率基礎上分段粗調(diào);c:選擇DCOCTL.MODx的值進行細調(diào) 。
(2)LFXT1 接低頻振蕩器 。 典型為接32768HZ的時鐘振蕩器此時振蕩器不需要接負載電容 。 也可以接450KHZ~8MHZ的標準晶體振蕩器此時需要接負載電容 。
(3)XT2 接450KHZ~8MHZ的標準晶體振蕩器 。 此時需要接負載電容不用時可以關閉 。
低頻振蕩器主要用來降低能量消耗如使用電池供電的系統(tǒng)高頻振蕩器用來對事件做出快速反應或者供CPU進行大量運算 。 當然高端430還有鎖頻環(huán)(FLL)及FLL+等模塊 , 但是初步不用考慮那么多 。
MSP430的3種時鐘信號:MCLK系統(tǒng)主時鐘;SMCLK系統(tǒng)子時鐘;ACLK輔助時鐘 。
(1)MCLK系統(tǒng)主時鐘 。 除了CPU運算使用此時鐘以外外圍模塊也可以使用 。 MCLK可以選擇任何一個振蕩器所產(chǎn)生的時鐘信號并進行1、2、4、8分頻作為其信號源 。
(2)SMCLK系統(tǒng)子時鐘 。 供外圍模塊使用 。 并在使用前可以通過各模塊的寄存器實現(xiàn)分頻 。 SMCLK可以選擇任何一個振蕩器所產(chǎn)生的時鐘信號并進行1、2、4、8分頻作為其信號源 。
(3)ACLK輔助時鐘 。 供外圍模塊使用 。 并在使用前可以通過各模塊的寄存器實現(xiàn)分頻 。 但ACLK只能由LFXT1進行1、2、4、8分頻作為信號源 。
PUC復位后MCLK和SMCLK的信號源為DCODCO的振蕩頻率默認為800KHZ 。 ACLK的信號源為LFXT1 。
MSP430內(nèi)部含有晶體振蕩器失效監(jiān)測電路監(jiān)測LFXT1(工作在高頻模式)和XT2輸出的時鐘信號 。 當時鐘信號丟失50us時監(jiān)測電路捕獲到振蕩器失效 。 假如MCLK信號來源LFXT1或者XT2那么MSP430自動把MCLK的信號切換為DCO這樣可以確保程序繼續(xù)運行 。 但MSP430不對工作在低頻模式的LFXT1進行監(jiān)測 。
為了實現(xiàn)詳細的時鐘可以設置跟時鐘相關的寄存器 , 在低端430中是DCOCTL、BCSCTL1和BCSCTL2三個寄存器 。 而對于高端的430 , 則要考慮SCFI0、SCFQCTL、FLL_CTL0、FLL_CTL1和BTCTL等幾個寄存器 。 詳細設置 , 參看DataSheet 。
單片機上電后 , 假如不對時鐘系統(tǒng)進行設置 , 默認800 kHz的DCOCLK為MCLK和SMCLK的時鐘源 , LFXTl接32768 Hz晶體 , 工作在低頻模式(XTS=O)作為ACLK的時鐘源 。 CPU的指令周期由MCLK決定 , 所以默認的指令周期便是1/800 kHz="1".25μs 。 要得到lμs的指令周期需要調(diào)整DCO頻率 , 即MCLK=1 MHz , 只需進行如下設置:BCSCTLl=XT20FF+RSEL2;
//關閉XT2振蕩器 , 設定DCO頻率為1 MHz
DCOCTL=DCO2
評論