如何弄懂單片機(jī)時(shí)序_關(guān)于單片機(jī)時(shí)序分析

單片機(jī)時(shí)序簡(jiǎn)介

單片機(jī)時(shí)序是指單片機(jī)執(zhí)行指令時(shí)應(yīng)發(fā)出的控制信號(hào)的時(shí)間序列。這些控制信號(hào)在時(shí)間上的相互關(guān)系就是CPU的時(shí)序。它是一系列具有時(shí)間順序的脈沖信號(hào)。

時(shí)序的周期

計(jì)算機(jī)每訪問(wèn)一次存儲(chǔ)器的時(shí)間我們把它稱為一個(gè)機(jī)器周期它是一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)就象我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫拿胍粯佑?jì)算機(jī)中一個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)振蕩周期什么是振蕩周期一個(gè)振蕩周期是多少時(shí)間振蕩周期就是振蕩源的周期也就是我們使用的晶振的時(shí)間周期一個(gè)12M的晶振它的時(shí)間周期是多少呢電子技術(shù)過(guò)的朋友應(yīng)該不難算出T=1/f也就是1/12微秒那么使用12M晶振的單片機(jī)它的一個(gè)機(jī)器周期就應(yīng)該等于12*1/12微秒也就是1S。

單片機(jī)時(shí)鐘電路有三種方式

1、單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端，XTAL1和XTAL2需外接上晶體和合適的電容。

2、有的單片機(jī)內(nèi)部也自帶時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。

3、單片機(jī)管腳XTAL2直接接晶振。

周期

1、時(shí)鐘周期

時(shí)鐘電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的周期我們叫時(shí)鐘周期（振蕩周期）。

單片機(jī)通電后就產(chǎn)生了固定標(biāo)稱值的脈沖信號(hào)，單片機(jī)就是在脈沖信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下順序地從ROM中（程序存儲(chǔ)器）取出指令一條一條的順序執(zhí)行，然后進(jìn)行一系列的微操作控制，來(lái)完成各種指定的動(dòng)作。

2、機(jī)器周期

單片機(jī)每訪問(wèn)一次存儲(chǔ)器的時(shí)間我們把它稱為一個(gè)機(jī)器周期，它是一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)就象我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫拿胍粯印纹瑱C(jī)中一個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)振蕩周期。振蕩周期就是振蕩源的周期也就是我們使用的晶振的時(shí)間周期。一個(gè)12M的晶振它的時(shí)間周期是1/12微秒，那么使用12M晶振的單片機(jī)它的一個(gè)機(jī)器周期就應(yīng)該等于12*1/12微秒，也就是1微秒。

3、指令周期

單片機(jī)中有些指令只要一個(gè)機(jī)器周期而有些指令則需要兩個(gè)或三個(gè)機(jī)器周期另外還有兩條指令需要4個(gè)機(jī)器周期。如何衡量指令執(zhí)行時(shí)間的長(zhǎng)短我們就要用到一個(gè)新的概念：指令周期，即執(zhí)行一條指令所需的機(jī)器周期。

關(guān)于單片機(jī)時(shí)序分析（52單片機(jī)）

AT89S52的時(shí)鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式，需在18和19腳外接石英晶體（2-12MHz）和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10p-30p。另外一種是外部時(shí)鐘方式，即將XTAL2懸空，外部時(shí)鐘信號(hào)從XTAL1腳輸入。

一、機(jī)器周期和指令周期

振蕩周期指為單片機(jī)提供定時(shí)信號(hào)的振蕩源的周期，即晶體振蕩器直接產(chǎn)生的振蕩信號(hào)，用Tosc表示。振蕩脈沖的周期也叫做節(jié)拍，用Ｐ表示。

時(shí)鐘周期是振蕩周期的兩倍，是對(duì)振蕩器2分頻的信號(hào)。時(shí)鐘周期又稱狀態(tài)周期，用S來(lái)表示，一個(gè)時(shí)鐘周期，分為P1和P2兩個(gè)節(jié)拍。P1節(jié)拍通常完成算術(shù)邏輯操作，P2節(jié)拍通常完成內(nèi)部寄存器間數(shù)據(jù)的傳遞。

在計(jì)算機(jī)中，為了便于管理，常把一條指令的執(zhí)行過(guò)程劃分為若干個(gè)階段，每一階段完成一項(xiàng)工作。例如，取指令、存儲(chǔ)器讀、存儲(chǔ)器寫等，這每一項(xiàng)工作稱為一個(gè)基本操作。完成一個(gè)基本操作所需要的時(shí)間稱為機(jī)器周期。

AT89S52單片機(jī)的一個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)S周期（狀態(tài)周期）組成，即S1～S6。

指令周期是執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間，一般由若干個(gè)機(jī)器周期組成。通常含一個(gè)機(jī)器周期的指令稱為單周期指令，包含兩個(gè)機(jī)器周期的指令稱為雙周期指令。時(shí)鐘周期、機(jī)器周期、指令周期之間的關(guān)系圖如圖1所示。

圖1 AT89S52雙周期指令的時(shí)序

綜合以上分析，時(shí)序之間的關(guān)系如下：

振蕩周期Tocs＝1/fosc；fosc為振蕩頻率

時(shí)鐘周期S＝2Tosc；

機(jī)器周期＝12Tosc；

指令周期＝1～4個(gè)機(jī)器周期；

二、時(shí)序分析

圖2給出了單片機(jī)的取指和執(zhí)行指令的定時(shí)關(guān)系。在圖中可看到，低8位地址的鎖存信號(hào)ALE在每個(gè)機(jī)器周期中出現(xiàn)兩次。對(duì)此時(shí)序說(shuō)明如下：

（1）第一個(gè)機(jī)器周期是ROM的取指時(shí)序。從第二個(gè)機(jī)器周期開(kāi)始讀外部RAM；

（2）第一個(gè)機(jī)器周期的Ｓ4之后，為讀外部RAM送出地址，其中包括P0的Ａ7～Ａ0，Ｐ2的Ａ15～Ａ8；

（3）在第二個(gè)機(jī)器周期中，第一個(gè)ALE信號(hào)不再出現(xiàn)，但讀選通有效，以進(jìn)行RAM 讀操作，然后從P0口把讀出數(shù)據(jù)送單片機(jī)；

（4）第二個(gè)機(jī)器周期的第二個(gè)ALE信號(hào)仍然出現(xiàn)，無(wú)取指操作。

圖2 AT89S52指令執(zhí)行時(shí)序