单片机状态周期的意义_什么是单片机的机器周期,状态周期,振荡周期 - CSDN
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  • 单片机周期的概念

    千次阅读 2017-02-11 19:22:53
    我们要想对单片机内部运行有一个深刻的了解,单片机周期的概念我们必须要知道,对于单片机来说,有时钟周期、机器周期、指令周期、总线周期等,我们接下来逐个讲解一下;

    我们要想对单片机内部运行有一个深刻的了解,单片机周期的概念我们必须要知道,对于单片机来说,有时钟周期、机器周期、指令周期、总线周期等,我们接下来逐个讲解一下;

    时钟周期:表示为外接晶振的倒数,在一个时钟周期内,CPU仅完成一个基本操作;32MHZ即1秒可做32M个基本操作,完成一个基本操作的时间为1/32us;8051把一个时钟周期定义为一个节拍P,两个节拍为一个状态周期S;

    机器周期:在计算机中,为了便于管理,常把一条指令的执行过程分为若干阶段,一个阶段完成一项工作,而完成一项工作(基本操作)所需要的时间就是机器周期;在8051中,一个机器周期由6个状态周期组成,即1机器周期=6状态周期=12时钟周期;

    指令周期:执行一条指令所需要的时间,一般由若干机器周期组成,根据指令的复杂程度不同,所需要的机器周期也不同;

    总线周期:存储器和IO端口是挂接在总线上的,CPU要对其进行访问要通过总线来实现,即CPU通过总线对存储器或IO口进行一次访问所需要的时间为总线周期;

    好了,我们有了周期的概念之后,对延时函数进行分析一下,加深印象:

    void delay_ms(unsigned long time)
    {
        time *= 100;
    
        while(time--)
        {
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
            asm("NOP");
        }
    }

    上面是一个非常简单的延时函数,” asm(“NOP”); ” 的含义就是执行一次空操作;接下来我们对这段程序分析一下:

    前面说了,8051的外部晶振为32MHZ,” asm(“NOP”); “为单指令周期,且不经过总线就可以实现,即: (1/32) * 12 = 0.375us,即执行这么一条语句的时间为0.375微妙,0.375(us) * 27 * 100 = 1012.5(us) = 1.0125ms,近似于1ms;这就是这个函数数字背后的含义!!!

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  • 单片机机器周期的计算

    万次阅读 2013-06-09 16:32:59
    0592MHz的 怎么算 还有就是时钟周期,状态周期,机器周期的概念和联系及换算? 你的不明白其实就是对于定时器的初值问题,11.0592是始终的晶振,时钟周期就是1/11.0592M 而定时器的周期就是12/11.0592 因为51...
    单片机的定时器的周期怎么算?就是比如定时器TF0置1的时间,我的晶振是11。0592MHz的  怎么算  还有就是时钟周期,状态周期,机器周期的概念和联系及换算?
    你的不明白其实就是对于定时器的初值问题,11.0592是始终的晶振,时钟周期就是1/11.0592M   而定时器的周期就是12/11.0592  因为51单片机是12分频的
    还有很多......
    如果你写的是C的话建议这样写
    TMOD=0X01// 定时器0方式1
    TH0=(65535-50000)/256;//因为是16位计数  假设晶振为12MHZ  11.0592的是4600多吧,自己算算...
    TL=(65536-50000)%256;
    EA=1;
    ET0=1;
    TR0=1;
    主要的计算就是其中的50000 中断一次所需要的时间就是50000乘以刚才所算的定时器的周期  (这个是50MS)  
    也就是你说的:就是比如定时器TF0置1的时间  中断的时候TF0 要求CPU中断而引起中断
    好了
    12倍的时间周期就是机械周期,(刚才说过是12分频的
    时钟周期:
     
         时钟周期也称为振荡周期,定义为时钟脉冲的倒数(可以这样来理解,时钟周期就是单片机外接晶振的倒数,例如12M的晶振,它的时间周期就是1/12 us),是计算机中最基本的、最小的时间单位。
     
           在一个时钟周期内,CPU仅完成一个最基本的动作。对于某种单片机,若采用了1MHZ的时钟频率,则时钟周期为1us;若采用4MHZ的时钟频率,则时钟周期为250us。由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲,它控制着计算机的工作节奏(使计算机的每一步都统一到它的步调上来)。显然,对同一种机型的计算机,时钟频率越高,计算机的工作速度就越快。
     
        8051单片机把一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示),二个节拍定义为一个状态周期(用S表示)。
     
     
    机器周期:
     
        在计算机中,为了便于管理,常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段,每一阶段完成一项工作。例如,取指令、存储器读、存储器写等,这每一项工作称为一个基本操作。完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。一般情况下,一个机器周期由若干个S周期(状态周期)组成。
     
        8051系列单片机的一个机器周期同6个 S周期(状态周期)组成。前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示),二个节拍定义为一个状态周期(用S表示),8051单片机的机器周期由6个状态周期组成,也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。 
        例如外接24M晶振的单片机,他的一个机器周期=12/24M 秒;
     
     
     
    指令周期:
     
        执行一条指令所需要的时间,一般由若干个机器周期组成。指令不同,所需的机器周期也不同。   
        对于一些简单的的单字节指令,在取指令周期中,指令取出到指令寄存器后,立即译码执行,不再需要其它的机器周期。对于一些比较复杂的指令,例如转移指令、乘法指令,则需要两个或者两个以上的机器周期。
        通常含一个机器周期的指令称为单周期指令,包含两个机器周期的指令称为双周期指令。
     
     
    总线周期:
     
        由于存贮器和I/O端口是挂接在总线上的,CPU对存贮器和I/O接口的访问,是通过总线实现的。通常把CPU通过总线对微处理器外部(存贮器或 I/O接口)进行一次访问所需时间称为一个总线周期。
     
     
    总结一下,时钟周期是最小单位,机器周期需要1个或多个时钟周期,指令周期需要1个或多个机器周期;机器周期指的是完成一个基本操作的时间,这个基本操作有时可能包含总线读写,因而包含总线周期,但是有时可能与总线读写无关,所以,并无明确的相互包含的关系。
     
    指令周期:是CPU的关键指标,指取出并执行一条指令的时间。一般以机器周期为单位,分单指令执行周期、双指令执行周期等。现在的处理器的大部分指令(ARM、DSP)均采用单指令执行周期。
    机器周期:完成一个基本操作的时间单元,如取指周期、取数周期。
    时钟周期:CPU的晶振的工作频率的倒数。
    (转)
     
     
       以51为例,晶振11.0592M,时钟周期(晶振周期)就是(1/11.0592)μs,一个机器周期包含12个时钟周期(6个状态周期),一个机器周期就是 1μs。一个机器周期一般是一条指令花费的时间,也有些是2个机器周期的指令,DJNZ,是双周期指令. 

     

     

     

    单片机定时器定时计算方法

    对12MHz 1个机器周期 1us  12/fosc = 1us

    方式0  13位定时器最大时间间隔  = 2^13 =8.192ms
    方式1  16位定时器最大时间间隔  = 2^16 =65.536ms
    方式2  8位定时器最大时间间隔  = 2^8 =0.256ms =256 us

    定时5ms,计算计时器初值  M =2^K-X*Fosc/12  12MHz
    方式0: K=13,X=5ms,Fosc=12MHz 则 M = 2^13 -5*10^(-3)*12*10^6/12= 3192 = 0x0C78
           THx = 0CH,TLx = 78H,
       方式1: K=16,X=5ms,Fosc=12MHz 则 M = 2^16 -5*10^(-3)*12*10^6/12= 60536 = 0xEC78
           THx = ECH,TLx = 78H, 

         50ms 12MHz   THx = 3CH,TLx = B0H,
           10ms      THx = D8H,TLx = F0H, 
     方式2: 最大时间 2^8Fosc/12 = 0.256ms

      十进制数是怎么来的?
      6MHz 一个机器周期 12/6 = 2us
      定时1ms  计数初值x
     (2^16-x)*2us  = 1000us
     x = 2^16 - 500 ,TH,TL 可置 -500
     
    12MHz 一个机器周期 12/12 = 1us
    12MHz 一个机器周期 12/12 = 1us
     定时50ms  计数初值x
     (2^16-x)*1us  = 50000us
     x = 2^16 - 50000 ,TH,TL 可置 -500

    定时器  计内部晶振频率
    计数器  计外部输入CPU脚上的脉冲个数  P3.4(T0)  P3.5(T1) 负跳变加一
    当晶振为6MHz时,最高计数频率500KHz

    寄存器
    1 TH TL
    2 TCON
      TR0 TR1  其他位是中断控制位

    TMOD
    GATE C/T1 M1 M0 GATE C/T0 M1 M0


    2009年2月26日

    C8051F00X
    定时器:每个时钟加1  时钟可为系统时钟或系统时钟的1/12
    CKCON 

    当引脚上出现电平时启动T0  当不满足时,停止T0,读出以后清零

     

     

     

            51单片机有指令周期,机器周期,时钟周期的说法,看似相近,但是又都不太一样,很容易混淆。还是详细分析一下。

            时钟周期:单片机外接的晶振的振荡周期就是时钟周期,时钟周期=振荡周期。比方说,80C51单片机外接了一个11.0592M的晶体振荡器,那我们就说这个单片机系统的时钟周期是1/11.0592M,这里要注意11.0592M是频率,周期是频率的倒数。

            机器周期:单片机执行指令所消耗的最小时间单位。我们都知道51单片机采用的CISC(复杂指令指令集),所以有很多条指令,并且各条指令执行的时间也可能不一样(有一样的哦),但是它们执行的时间必须是机器周期的整数倍,这就是机器周期的意义所在。8051系列单片机又在这个基础上进行细分,将一个机器周期划分为6个状态周期,也就是S1-S6,每个状态周期又由两个节拍组成,P1和P2,而P1=P2=时钟周期。这也就是经常说的8051系列单片机的的时钟频率是晶振频率的12分频,或者是1/12,就是这个意思。现在(截至2012)新的单片机已经能做到不分频了,就是机器周期=时钟周期。

            指令周期:指令周期执行某一条指令所消耗的时间,它等于机器周期的整数倍。传统的80C51单片机的指令周期大多数是单周期指令,也就是指令周期=机器周期,少部分是双周期指令。现在(截至2012)新的单片机已经能做到不分频了,并且尽量单指令周期,就是指令周期=机器周期=时钟周期。

    51 单片机指令周期,机器周期,时钟周期详解 - dzdesigned80 - dzdesigned80的博客
     
     
            来看这张8051单片机外部数据,这里ALE和$PSEN$的变化频率已经小于一个机器周期,如果使用C语言模拟这个信号是没有办法做到的一一对应的,所以只能尽量和上面的时序相同,周期延长。

     

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  • 1、时钟周期也称为振荡周期,就是单片机外接晶振的倒数,例如12M的晶振,它的时间周期就是1/12 us,是计算机中最基本的、最小的时间单位。 2、在一个时钟周期内,CPU仅完成一个最基本的动作。对于某种单片机,若...

    一、时钟周期
    1、时钟周期也称为振荡周期,就是单片机外接晶振的倒数,例如12M的晶振,它的时间周期就是1/12 us,是计算机中最基本的、最小的时间单位。
    2、在一个时钟周期内,CPU仅完成一个最基本的动作。对于某种单片机,若采用了1MHZ的时钟频率,则时钟周期为1us;若采用4MHZ的时钟频率,则时钟周期为250us。显然,对同一种机型的计算机,时钟频率越高,计算机的工作速度就越快。但是,由于不同的计算机硬件电路和器件的不完全相同,所以其所需要的时钟周频率范围也不一定相同。常用的8051单片机的时钟范围是1.2MHz-12MHz。
    3、在8051单片机中把一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示),二个节拍定义为一个状态周期(用S表示)。
    二、机器周期
    1、机器周期:完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。
    2、在计算机中,为了便于管理,常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段,每一阶段完成一项工作。例如:取指令、读存储器、写存储器等,这每一项工作称为一个基本操作。一般情况下,一个机器周期由若干个S周期(状态周期)组成。8051系列单片机的一个机器周期由6个S周期(状态周期)组成,也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。
    三、指令周期
    1、指令周期是执行一条指令所需要的时间,一般由若干个机器周期组成。指令不同,所需的机器周期数也不同。对于一些简单的的单字节指令,在取指令周期中,指令取出到指令寄存器后,立即译码执行,不再需要其它的机器周期。对于一些比较复杂的指令,例如:转移指令、乘法指令,则需要两个或者两个以上的机器周期。
    通常含一个机器周期的指令称为单周期指令,包含两个机器周期的指令称为双周期指令。
    综上:如果你的晶振频率为f,那么一个时钟周期为1/f,机器周期为12*1/f。

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  • 单片机指令周期

    2020-08-20 14:24:02
    单片机指令周期 传统的经典51单片机有,时钟周期、机器周期、指令周期,意义各不相同,下文做以分析。 时钟周期:单片机外接晶振的震荡周期就是时钟周期,时钟周期=晶振...再此基础上,机器周期又划分为6个状态周期,S

    单片机指令周期

    传统的经典51单片机有,时钟周期、机器周期、指令周期,意义各不相同,下文做以分析。
    时钟周期:单片机外接晶振的震荡周期就是时钟周期,时钟周期=晶振震荡周期。例如,外接11.0592MHz的晶振那么时钟周期就是 1/11.0592M 。

    • 机器周期:MCU执行指令所消耗的最小时间单位。51单片机采用精简指令集(多嵌入式微处理器都是RISC,例如常用的ARM,MIPS, POWERPC等),部分指令所消耗的机器周期个数不一样,但必须是机器周期的整倍数。再此基础上,机器周期又划分为6个状态周期,S1-S6,每个状态分为2拍,P1-P2。P1=P2=时钟周期。通常说的8051系列单片机的的时钟频率是晶振频率的12分频,或者是1/12,就是这个意思。
    • 指令周期:单片机执行某条指令所消耗的时间,它等于机器周期的整倍数。单周期指令就是指只有一个机器周期,多周期指令就是指有多个机器周期。

    单字节单周期指令,只进行一次读指令操作。当第二个ALE信号有效时,PC并不加1,那么读出的还是原指令,属于一次无效的读操作。
    双字节单周期指令,两次的ALE信号都是有效的,只是第一个ALE信号有效时读的是操作码,第二个ALE信号有效时读的是操作数。
    单字节双周期指令,两个机器周期有四次读指令操作,只有第一次有效。
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单片机状态周期的意义