MSP430的时钟周期（振荡周期）、机器周期、指令周期之间的关系
通用知识
时钟周期也称为振荡周期：定义为时钟脉冲的倒数（时钟周期就是直接供内部CPU使用的晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时钟周期就是1/12us），是计算机中的最基本的、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。时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，控制着计算机的工作节奏。时钟频率越高，工作速度就越快。
机器周期：在计算机中，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一个阶段完成一项工作。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。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。一个S周期=2个时钟周期，所以8051单片机的一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。
指令周期：执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成。指令不同，所需的机器周期也不同。
专用知识：
在430中，一个时钟周期＝ MCLK晶振的倒数。如果MCLK是8M，则一个时钟周期为1/8us；
一个机器周期＝一个时钟周期，即430每个动作都能完成一个基本操作；
一个指令周期＝ 1～6个机器周期，具体根据具体指令而定。
另：指令长度，只是一个存储单位与时间没有必然关系。
MSP430根据型号的不同最多可以选择使用3个振荡器。我们可以根据需要选择合适的振荡频率,并可以在不需要时随时关闭振荡器,以节省功耗。这3个振荡器分别为：
（1）DCO 数控RC振荡器。它在芯片内部,不用时可以关闭。DCO的振荡频率会受周围环境温度和MSP430工作电压的影响,且同一型号的芯片所产生的频率也不相同。但DCO的调节功能可以改善它的性能,他的调节分为以下3步：a：选择BCSCTL1.RSELx确定时钟的标称频率;b：选择DCOCTL.DCOx在标称频率基础上分段粗调;c：选择DCOCTL.MODx的值进行细调。
（2）LFXT1 接低频振荡器。典型为接32768HZ的时钟振荡器,此时振荡器不需要接负载电容。也可以接450KHZ~8MHZ的标准晶体振荡器,此时需要接负载电容。
（3）XT2 接450KHZ~8MHZ的标准晶体振荡器。此时需要接负载电容,不用时可以关闭。
低频振荡器主要用来降低能量消耗,如使用电池供电的系统,高频振荡器用来对事件做出快速反应或者供CPU进行大量运算。当然高端430还有锁频环(FLL)及FLL+等模块，但是初步不用考虑那么多。
MSP430的3种时钟信号：MCLK系统主时钟;SMCLK系统子时钟;ACLK辅助时钟。
（1）MCLK系统主时钟。除了CPU运算使用此时钟以外,外围模块也可以使用。MCLK可以选择任何一个振荡器所产生的时钟信号并进行1、2、4、8分频作为其信号源。
（2）SMCLK系统子时钟。供外围模块使用。并在使用前可以通过各模块的寄存器实现分频。SMCLK可以选择任何一个振荡器所产生的时钟信号并进行1、2、4、8分频作为其信号源。
（3）ACLK辅助时钟。供外围模块使用。并在使用前可以通过各模块的寄存器实现分频。但ACLK只能由LFXT1进行1、2、4、8分频作为信号源。
PUC复位后,MCLK和SMCLK的信号源为DCO,DCO的振荡频率默认为800KHZ。ACLK 的信号源为LFXT1。
MSP430内部含有晶体振荡器失效监测电路,监测LFXT1（工作在高频模式）和XT2输出的时钟信号。当时钟信号丢失50us时,监测电路捕捉到振荡器失效。如果MCLK信号来自LFXT1或者XT2,那么MSP430自动把MCLK的信号切换为DCO,这样可以保证程序继续运行。但MSP430不对工作在低频模式的LFXT1进行监测。
为了实现具体的时钟可以设置跟时钟相关的寄存器，在低端430中是DCOCTL、BCSCTL1和BCSCTL2三个寄存器。而对于高端的430，则要考虑SCFI0、SCFQCTL、FLL_CTL0、FLL_CTL1和BTCTL等几个寄存器。具体设置，参看DataSheet
时钟周期.机器周期.指令周期的含义 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250ns。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 第 1 页 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 第 2 页 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 第 3 页
MSP430 频率(时钟)配置 MSP430时钟： 1、在MSP430单片机中一共有四个时钟源： （1）LFXT1CLK，为低速/高速晶振源，通常接32.768kHz晶振 （2）XT2CLK，可选高频振荡器，外接标准高速晶振，通常是接8Mhz，也可以接400kHz～16Mhz； （3）DCOCLK，数控振荡器，为内部时钟，由RC震荡回路构成，受温度和电压的影响较大；若外部不接稳定的晶振电路，直接由内部时钟工作，则会因环境变化而导致性能不稳定。（4）VLOCLK，内部低频振荡器，12kHz标准振荡器。（要得到标准的12k则必须外接32768等晶振） 2、在MSP430单片机内部一共有三个时钟系统： （1）ACLK：辅助时钟，通常由LFXT1CLK或VLOCLK作为时钟源，可以通过软件控制更改时钟的分频系数； （2）MCLK：主时钟，为系统内核提供时钟，它可以通过软件从四个时钟源选择或者从四个时钟源分频后选择为主时钟； （3）SMCLK：子时钟，也是可以由软件选择时钟源。 3、MSP430的时钟设置包括3个寄存器，DCOCTL、BCSCTL1、BCSCTL2、BCSCTL3 MOD0~MOD4: Modulation Bit,频率的微调。 一般不需要DCO的场合保持默认初始值就行了。 XT5V: 1. DIVA0~DIVA1:选择ACLK的分频系数。DIVA=0,1,2,3,ACLK的分频系数分别是1,2,4,8; XTS: 选择LFXT1工作在低频晶体模式(XTS=0)还是高频晶体模式(XTS=1)。 XT2OFF: 控制XT2振荡器的开启(XT2OFF=0)与关闭(XT2OFF=1)。 正常情况下把XT2OFF复位就可以了. DCOR: 0,选择内部电阻；1,选择外部电阻 DIVS0~DIVS1: DIVS=0,1,2,3对应SMCLK的分频因子为1,2,4,8 SELS: 选择SMCLK的时钟源, 0:DCOCLK; 1:XT2CLK/LFXTCLK. DIVM0~1: 选择MCLK的分频因子, DIVM=0,1,2,3对应分频因子为1,2,4,8. SELM0~1: 选择MCLK的时钟源, 0,1:DCOCLK, 2:XT2CLK, 3:LFXT1CLK 我用的时候一般都把SMCLK与MCLK的时钟源选择为XT2。 其它： 1. LFXT1: 一次有效的PUC信号将使OSCOFF复位，允许LFXT1工作，如果LFXT1信号没有用作SMCLK或MCLK，可软件置OSCOFF关闭LFXT1.
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。
51单片机指令周期，机器周期，时钟周期详解 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。 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。
MSP430F5438外接25M晶振。 void initClock(void) { // 初始化P7.0(#13)和P7.1(#14)为复用功能, XT1 外部时钟晶体接线 GPIO_setAsPeripheralModuleFunctionInputPin( GPIO_PORT_P7 , GPIO_PIN0 | GPIO_PIN1 ); // 启动XT1 //Initializes the XT1 crystal oscillator with no timeout //In case of failure, code hangs here. //For time-out instead of code hang use UCS_LFXT1StartWithTimeout() UCS_LFXT1Start( UCS_XT1_DRIVE0 , UCS_XCAP_3); // DCO参考时钟选择XT1，选择了默认参数 //UCS_clockSignalInit( UCS_FLLREF, UCS_XT1CLK_SELECT , UCS_CLOCK_DIVIDER_1 ); // 初始化P5.2(#89)和P5.3(#90)为复用功能, XT2 外部时钟晶体接线 GPIO_setAsPeripheralModuleFunctionInputPin( GPIO_PORT_P5 , GPIO_PIN2 | GPIO_PIN3 ); // 启动XT2 UCS_XT2Start( UCS_XT2DRIVE_24MHZ_32MHZ ); // DCO参考时钟选择XT1，选择了默认参数 //UCS_clockSignalInit( UCS_FLLREF, UCS_XT1CLK_SELECT , UCS_CLOCK_DIVIDER_1 ); // ACLK参考时钟源选择REFO, 32768Hz //UCS_clockSignalInit(UCS_ACLK, UCS_REFOCLK_SELECT,UCS_CLOCK_DIVIDER_1); // DCO参考时钟源选择REFO，32768Hz //UCS_clockSignalInit(UCS_FLLREF, UCS_REFOCLK_SELECT , UCS_CLOCK_DIVIDER_1); // DCO时钟16MHz, used as MCLK and SMCLK frequency // 该函数第1个参数为系统工作频率16384KHz/1024=16MHz，第2个参数为工作频率/DCO参考频率=16*1024*1024/32768=512 #define FRQ_DIV 1 //UCS_initFLLSettle(16384/FRQ_DIV , 512/FRQ_DIV); //! Initializes the XT2 crystal oscillator, which supports crystal frequencies //! between 4 MHz and 32 MHz, depending on the selected drive strength. Loops
msp430f5419/38学习笔记之时钟系统 (2011-11-30 10:41:30) 分类： msp430 标签： msp430f541x msp430f543x ucs 时钟系统注：msp5419/38中，如果你使用SMCLK做TIMER_A的时钟，那么进入低功耗3或低功耗4是不会把SMCLK关掉的，这点5系列和其他系列的不一样。 UCS模块是一个低成本超低功耗系统，通过选择使用3个内部时钟信号，用户可以得到性能和功耗的 最佳平衡点。UCS可以由软件配置其工作模式，如配置成：不需要任何外部器件、使用1或 2个外部晶振等。
一、时钟系统 UCS模块具有5个时钟源： XT1CLK：低频/高频振荡器，既可以与低频 32768HZ钟振、标准晶振、外部振荡器，又可以与外部4M-32MHZ时钟源一起使用，XT1CLK可以作为FLL模块内部的参考时钟。有些芯片XT1CLK只允许使用外部的低频晶振，具体可参考数据手册； XT2CLK：可选高频振荡器，可与标准晶振，振荡器或者 4MHZ~32MHZ外部时钟源一起使用； VLOCLK：内部低功耗、低频振荡器，频率典型值为10KHZ； REFOCLK：内部低频振荡器，典型值为 32768HZ，可作为 FLL基准时钟源；
DCOCLK：可以通过 FLL来稳定的内部数字控制振荡器（DCO）；DCOCLK经过 FLL分频后可得DCOCLKDIV。 UCS模块可以提供3种时钟信号： ACLK：辅时钟； MCLK：系统主时钟； SMCLK：子系统主时钟。 二、UCS操作 PUC之后，UCS的默认配置模式如下： XT1CLK 选择LF模式下的XT1作为时钟源，ACLK 选择 XT1CLK 作为时钟源； MCLK 选择DCOCLKDIV作为时钟源； SMCLK 选择DCOCLKDIV作为时钟源； FLL操作使能，FLL基准时钟（FLLREFCLK）选择XT1CLK； XIN 和 XOUT作普通IO 口使用，禁止了 XT1 功能，直到 I/O 口重新配置为 XT1 模式； 如果有 XT2IN 和XT2OUT，则一并配置为普通 IO 口，禁止 XT2 功能。 如上所述： 默认状态下：XIN/XOUT（P7.0/1）、XT2IN/XT2OUT(P5.2/3) 为普通 IO口，振荡功能禁止；FLL基准源、ACLK时钟源是 XT1CLK，晶振失效逻辑控制位作用下均切换到 REFOCLK，ACLK = 32768Hz；默认下FLL倍频为：31（FLLN值），DCOCLKDIV=(32+1)*32768 =1.047856MHz；默认下分频值 D=2（FLLD值），DCOCLK = 2*DCOCLKDIV = 2.097152MHz。 默认选择了使用 XT1的 FLL操作，为了启用 XT1功能，必须将与 XT1引脚对应的 PSEL置位。当 XT1CLK 使用 32768Hz 晶振时，由于XT1不会立即稳定，失效逻辑控制位会立即选择 REFOCLK 作为 ACLK 时钟源。一旦晶体振荡稳定后，由于 FLL的作用，MCLK 和SMCLK 都将稳定在 1.047586MHz，Fdco稳定在 2.097152MHz。
MSP430系列MCU的动态时钟配置分析时间：2012-06-01 18:49:18 来源： https://www.doczj.com/doc/9914840793.html, 本文结合MSP430系列微处理器，详细论述了通过控制改变MCU的时钟频率来降低功耗的设计方法。 1 功耗产生的原因 在CMOS电路中，功耗损失主要包括静态功耗损失和动态功耗损失两部分。其中静态功耗主要是由反偏PN结的漏电流和晶体管的亚阈值电流引起的，其最主要的形式就是漏电损失。其实CMOS电路理论上不会有静电功耗损失，因为从供应电源到地面没有直接的路径，但实际上晶体管总会有漏电电流的出现，从而出现漏电损失。在0.18μm工艺水平之下，其在功耗中所占比重大约为5%～10%，一般可以忽略(但是随着工艺的提高，供电电压的降低，又使其所占比重逐渐上升)。这样，在CMOS电路中，动态功耗就成了这个系统功耗的主要组成部分，约占整体功耗的90%以上。定量地分析电路的动态功耗，可用以下公式表示： 其中：C为负载电容;VDD为电源电压;?琢为翻转几率，即每个时钟周期中发生的充放电周期个数;fCLK为时钟频率。从这个公式可以看到如何降低动态功耗从而降低整个CMOS 电路的功耗。即可以减小翻转的负载电容，降低电源电压，减小节点的翻转几率，或者降低时钟频率。本文将主要围绕如何动态降低时钟频率实现低功耗设计。 2 动态时钟低功耗管理原理 MCU系统设计是个很复杂的过程，在一些条件下可能会用到整个系统的所有硬件资源，但是在一些应用中可能只需要其中很少的一部分硬件资源;在某些应用中可能需要很高的时钟频率，而在其他应用中却可以工作在很低的工作频率中。例如：当任务量很大时，MCU满负荷工作，则需要较高的时钟频率，功耗较大;当任务量很小时，MCU负荷较轻，所需时钟频率较低，功耗就可以相应降低。动态配置系统的时钟频率就是以不牺牲系统的性能为前提，动态地管理系统的工作频率来降低MCU的功耗。
单片机时钟周期、机器周期、指令周期与总线周期 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1/12us)，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。具体计算就是1/fosc。也就是说如果晶振为1MHz，那么时钟周期就为1us;6MHz的话，就是1/6us。 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。具体计算为：时钟周期Xcycles。如果单片机是12周期的话，那么机器周期就是T×12。假设晶振频率为12M，单片机为12周期的话，那么机器周期就是1us。 例如外接24M晶振的单片机，他的一个机器周期=12/24M秒;52系列单片机一个机器周期等于12个时钟周期。设晶振频率为12MHz时，52单片机是12T的单片机，即频率要12分频。12M经过分频变为1M，由T=1/f,即一个机器周期变为1us 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。通常，包含一个机器周期的指令成为单周期指令，比如CLR,MOV等等。包含两个机器周期的指令称为双周期指令。另外还有4周期指令，比如乘法和除法指令。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。 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
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。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。我们学习的8051单片机的时钟范围是1.2MHz-12MHz。 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）。 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。 指令周期 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。 以51为例,晶振22.1184M，时钟周期(晶振周期)就是(1/22.1184)μs，一个机器周期包含12个时钟周期，一个机器周期就是0.5425μs。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，就是双周期指令，所以指令周期为0.5425μs 但不是所有机器周期都等于12个时钟周期的。
【弱智的PIC教程之11】 机器周期、指令周期 【问题引入】 上一讲中，我们单步执行时，可以看到LED一个一个被点亮。但如果连续运行，会发现LED乱闪烁 。为什么呢，我们来仔细研究一下。 下面这两张图，是RB0和RB1相继被点亮的截图。 可以看出，从RB0端口LED亮→灭→RB1亮，总共才花费2us的时间。如果将程序烧录到单片机硬件，用实际的电路进行运行，由于视觉暂留的原因，我们能看到的是8个LED全部亮，而不是一个一个依次点亮（用Protues仿真的效果与实际有差异）。 为此我们需要在每个LED点亮后，进行一段延时，让其保持一定的时间，再熄灭，点亮下一个LED。 是的，我们需要延时，增加一个延时子程序。这就是本讲要解决的问题。 【机器频率、机器周期】 每个单片机运行时，读需要一个元器件，就是晶振。如果你手头上有实物之类的电路板，可以找到上面的晶振，如下图的模样： 晶振和单片机内部的相关电路，构成一个振荡器，产生固定的振荡频率，单片机的运行全部依靠这种振荡，实现统一步
伐。可以把这种振荡比喻成为单片机的心脏。如果它出现故障停止运行了，单片机也就停止运行了。 有的电路板上找不到晶振，是因为已经固化的单片机内部了，或者使用的是陶振、阻容振荡。但这不影响我们分析。 仔细看晶振上的数值，比如我手头上的一个晶振，上面是“4MHz”，这就是单片机的心跳速度，我们叫做“机器频率”，其倒数就是“机器周期” 关于机器周期、指令周期我们在第14讲还会有进一步阐述。 回到前面这个例子来，我们是用Proteus仿真，在MPLAB IDE中，单击下面这个图标，打开PROTEUS程序： 进入到PROTEUS程序中，双击PIC16F628A，出现Edit Component对话框，如下： 这是我们在第3讲中设置的机器频率：4MHz，当然我们也可以设置成其他频率，如8MHz、20MHz等。就好比我们实际使用中，将4MHz的晶振换成8MHZ的一样。 关于晶振的使用条件，请参考该型号单片机的《数据手册》。 【指令周期】 指令周期是：单片机运行一“步”所花费的时间，等于4个机器周期。在上面的例子中，机器频率是4MHz，机器周期是1/4us，即0.25us，指令周期=4*0.25=1us。 在本讲开始的【问题引入】中，在第7us点亮RB0LED，运行两条指令后，点亮RB1LED，两条指令花去2us，所以第二张图上，显示在第7+2=9us时，RB1LED点亮。 PIC16系列的单片机大约有33条指令，绝大部分指令运行时，只需要一个指令周期。少数几条指令运行需要2个指令周期。如：GOTO、CALL等等，后面会有详细的介绍。
上次Cloud和大家一起学习完了MSP430的时钟配置，这一篇，我们来学习MSP430 单片机的TimerA（定时/计数器A）。MSP430单片机的TimerA具有非常强大的功能，相关的寄存器配置也相当复杂，Cloud花了好久才逐步理清学习思路，尤其是学习数据手册的相关描述。在这里Cloud提醒大家，虽然现在网上有中文汉化版的数据手册，但Cloud阅读英文原版后对比发现还是英文原版对器件特性描述得更加清楚，而中文汉化版的省略掉了一些内容。好吧，扯远了。下面进入正题： 一、MSP430的Timer结构 首先让我们通过官方描述来初步了解一下MSP430单片机的Timer资源： 定时器A是一个16位的定时/计数器。定时器A支持多重捕获/比较，PWM输出和内部定时。定时器还有扩展中断功能，中断可以由定时器溢出产生或由捕获/比较寄存器产生。 定时器A的特性包括： ·四种运行模式的异步16位定时/计数器 ·可选择配置的时钟源 ·可配置的PWM输出 ·异步输入和输出锁存 ·对所有TA中断快速响应的中断向量寄存器 MSP430G2553单片机共有两个TimerA，分别是Timer0A和Timer1A。 OK，零零总总说了这么多，大家一定带有很多的疑惑，比如什么叫“捕获/比较”等，这里Cloud先不作解释，会用才是王道。我们呢先找来定时器A的结构图给大家初步了解一下定时器A的结构： 我们先从上面部分开始解释。中间红色的是一个16位的TimerA，TAR，这其实就是MSP430单片机内部的一个定时计数器了，类似于51中的TH0和TL0的合体。既然可以拿来计时，那么肯定可以有时钟信号输入，让我们最左边黄色的框，是一个选择器，由上面的TASSEL来选择TACLK、ACLK、SMCLK、INCLK的其中一种时钟。上次我们已经学习过ACLK和SMCLK，也知道如何配置这两个时钟了（这也是为什么先学习时钟的原因），另外两个是外部时钟源，其中TACLK可以由P1.0输入。跟在时钟源后面的是一个分频器，由ID来控制，将时钟源的时钟信号1、2、4、8分频后作为定时/计数器的时钟源。TAR右边的蓝色框代表TimerA在计数模式下由MC来控制TAR的四种计数方式。同时我们还注意到TAR的左下方有一个TACLAR连接至TAR的Clear端，显然是清零作用的，数据手册还告诉我们置位TACLAR，不但会清零TAR的计数值还会清除时钟分频信息。TACLAR 一旦置1，会自动归零，所以可以当做是TimerA的复位按钮。
基本知识学习：时钟周期机器周期总线周期指令周期 学习linux才发现要懂得好多细节性的东西，这些东西原来总认为不知道也可以照样工作，呵呵~ 总体来说，学习计算机在windows下就是个错误，起码在入门后应该转移到linux/unix下来，尤其是对于计算机专业的人来说！ 基本知识，还需要好好补补~朝花夕拾！ From: https://www.doczj.com/doc/9914840793.html,/sodarfish/blog/item/8c6a4503816a28ea09fa93c3.html =============================================================================== ==== 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。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。我们学习的8051单片机的时钟范围是1.2MHz-12MHz。 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）。 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。 机器周期:通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期,(也就是计算机通过内部或外部总线进行一次信息传输从而完成一个或几个微操作所需要的时间 指令周期 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。
单片机指令周期怎么计算 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。 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。 指令周期是不确定的，因为她和该条指令所包含的机器周期有关。一个指令周期=1个（或2个或3个或4个）机器周期，像乘法或除法就含有4个机器周期，单指令就只含有1个机器周期。 对于大多说的51单片机来说，1个机器周期=12个时钟周期（或振荡周期） 也有部分单片机时钟周期和振荡周期不相等，例如，1个时钟周期=2个振荡周期。 该定义指的是执行一条指令所需要的时间，通常一个指令周期会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。 PIC单片机指令周期计算PIC单片机的每四个时钟周期为一个内部指令周期 例如：8MHz的晶振，则内部指令周期为1/（8/4）= 0.5 uS 实例一：35us，8MHz的晶振，8位定时器，分频比1/2 ，初值E4 实例二：156.25us ，32768Hz的晶振，8位定时器，分频比1/32 ，初值FC 计算方法一：35 = =（256-初值）*分频*4/晶振+ 14/分频=（256-初值）+14/2
MSP430收集资料笔记 问: 个刚从51转到msp430这块的学生，我想知道，分频其实到底可以干什么，具体什么时候才会需要我们去分频？ 能举些详细的例子告诉我分频什么时候改用，什么时候不该用吗？不需要代码，例子就好 答: 51也要分频啊，一个系统CPU（中央处理单元）的频率最高的，其他的外设都是低速的，都要通过主时钟分频产生低速的时钟来工作；比如8Mhz的单片机是说CPU的时钟是工作在8mhz，但gpio、串口，定时器等它们的工作频率很低的，这个时钟就需要分频来产生；当你想要改变一个外设的工作频率时就需要重新设置分频系数，比如串口波特率，定时时间，IIC时钟，spi时钟等等； 问: MSP430单片机的定时器，看门狗等东西的时钟来源于于各个时钟 （SMCLK,ACLK,MCLK,DCO等）有什么区别呢？还有这些问什么要分频呢，不分频好像程序也可以写啊！ 有这三种时钟我也知道，我只是想知道。我是想知道这些时钟给外设使用的时候到底到底选择哪个，为什么要选择这个？ 答: 不知道楼主用的是那个型号！我用的149，就用这个给你说吧！msp430F149 不分频具体的根据系统需要决定，楼主应该是初学吧！有些问题你不必深究，慢慢的在学习和使用中你就明白了，刚开始你知道怎么用就可以了！ CTRL_C+CTRL_V，就算是抄别人的，也自己敲一遍，加深理解，加深印象！
话有说回来，学编程本来就是这么个过程，一看二抄三写四调试！我就是这么过来的，网上资源很多，多看看别人是怎么学的，怎么做的！ || || 信号源---分频输出---------》时钟----------------》输出信号源----------外围模块|| （DCO）//************不设置即被MCLK默认***********************// || （LFXTI）→MCLK==→信号源分频输出=→信号源供给外围模块,CPU || （LFXT2） 1）MCLK系统主时钟。除了CPU运算使用此时钟以外,外围模块也可以使用。MCLK可以选择任何一个振荡器所产生的时钟信号并进行1、2、4、8分频作为其信号源。 （2）SMCLK系统子时钟。供外围模块使用。并在使用前可以通过各模块的寄存器实现分频。SMCLK可以选择任何一个振荡器所产生的时钟信号并进行1、2、4、8分频作为其信号源。 ||（DCO）//************不设置即被MCLK默认***********************// ||（LFXTI）→信号源分频输出=→SMCLK==→信号源供给外围模块 ||（LFXT2） （3）ACLK辅助时钟。供外围模块使用。并在使用前可以通过各模块的寄存器实现分频。但ACLK只能由LFXT1进行1、2、4、8分频作为信号源。 PUC复位后,MCLK和SMCLK的信号源为DCO,DCO的振荡频率默认为800KHZ。ACLK的信号源为LFXT1。 || ||LFXI1=→信号源分频====》ACLK========→外围模块 MCLK,SMCLK ||PUC复位===|=======》 DCO=800KHZ |ACLK | |LFXTI
//**************************************** /*基于msp430写的简易时钟程序，1602显示，可实现时间初始值设定，按键调整时间，时分秒走时等。 因为初学430，故而写个时钟熟悉一下各个模块，年月日等只用了静态数组显示，下次再用时钟芯片写个正式版，与大家分享，共同学习！ */ //******************************************* #include
时钟周期、机器周期、及指令周期 本文介绍什么是时钟周期、机器周期、及指令周期等。 单片机工作时，是一条一条地从RoM中取指令，然后一步一步地执行。单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。―个机器周期包括12个时钟周期。如果一个单片机选择了12MHZ晶振，它的时钟周期是1／12us，也是一个晶振周期。它的一个机器周期是12×(1／12)us，也就是1us。 机器周期不仅对于指令执行有着重要的意义，而且机器周期也是单片机定时器和计数器的时间基准。例如一个单片机选择了12MHZ晶振，那么当定时器的数值加1时，实际经过的时间就是1us，这就是单片机的定时原理。 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250ns。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。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。我们学习的8051单片机的时钟范围是1.2MHz-12MHz。 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）。 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。 指令周期 指令周期所需的时间执行指令，通常一个机器周期数组成。指令是不同的机器周期所需的数量也不同。对于一些简单的单字节指令，指令的读取周期，指示出指令寄存器解码后立即执行，不再需要其他机器周期。对于一些如指挥权的更复杂的指令，乘法指令，你需要两个或更多的机器周期。 通常的机器周期的指令称为单周期指令，其中包括两个机器周期的指令称为双周期指令
Chapter5 ZHCU032I–December2004–Revised January2012 基本时钟模块+ 基本时钟模块+为MSP430x2xx系列提供了时钟。本章阐述了MSP430x2xx器件系列的基本时钟模块+的操作。 Topic Page 5.1基本时钟模块+介绍 (272) 5.2基本时钟模块+的操作 (274) 5.3基本时钟模块+寄存器 (280)
基本时钟模块+介绍https://www.doczj.com/doc/9914840793.html, 5.1基本时钟模块+介绍 基本时钟模块+支持低系统成本和超低功耗。采用三种内部时钟信号，用户可以选择性能和低功耗的最佳平衡。为了实现无任何外部元件操作，可在全软件控制下，用一个外部电阻、一个或两个外部晶振、或用振荡器来配置基本时钟模块+。 基本时钟模块+有2个，3个或4个时钟源： ?LFXT1CLK：低频/高频振荡器可以与低频时钟晶振或外接32768Hz时钟源，或与标准晶振、振荡器，外部400KHz～16MHz的外部时钟源一起使用。 ?XT2CLK：可以与标准晶振、振荡器，或外部400KHz～16MHz的外部时钟源一起使用的可供选择的高频振荡器。 ?DCOCLK：内部数控振荡器(DCO)。 ?VLOCLK：内部超低功耗、12KHz典型频率的低频振荡器。 基本时钟模块+可提供的三种时钟信号： ?ACLK：辅助时钟。ACLK是由软件选择来作为LFXT1CLK或VLOCLK。ACLK经1，2，4，8分频后得到。ACLK可由软件选作各个外围模块。 ?MCLK：主机时钟。MCLK由软件选择作LFXT1CLK，VLOCLK，XT2CLK（如果片上提供），或DCOCLK。MCLK由1，2，4，8分频得到。MCLK用于CPU和系统。 ?SMCLK：系统子时钟。SMCLK由软件选作LFXT1CLK，VLOCLK，XT2CLK（如果片上提供），或DCOCLK。SMCLK由1，2，4，8分频得到。SMCLK可由软件选作各个外围模块。 MSP430F2xx器件中的基本时钟模块+的方框图如图5-1所示。 MSP430AFE2xx器件中的基本时钟模块+的方框图如图5-2所示。 272基本时钟模块+ZHCU032I–December2004–Revised January2012
单片机上电后，如果不对时钟系统进行设置，默认800kHz的DCOCLK为MCLK和SMCLK 的时钟源，LFXTl接32768Hz晶体，工作在低频模式(XTS=O)作为ACLK的时钟源。CPU 的指令周期由MCLK决定，所以默认的指令周期就是1／800kHz="1"．25μs。要得到lμs 的指令周期需要调整DCO频率，即MCLK=1MHz，只需进行如下设置： BCSCTLl=XT20FF+RSEL2； ／／关闭XT2振荡器，设定DCO频率为1MHz DCOCTL=DCO2 ／／使得单指令周期为lμs MSP430的时钟周期（振荡周期）、机器周期、指令周期之间的关系 通用知识 时钟周期也称为振荡周期：定义为时钟脉冲的倒数（时钟周期就是直接供内部CPU使用的晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时钟周期就是1/12us），是计算机中的最基本的、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。时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，控制着计算机的工作节奏。时钟频率越高，工作速度就越快。 机器周期：在计算机中，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一个阶段完成一项工作。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。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。一个S周期=2个时钟周期，所以8051单片机的一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。 指令周期：执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成。指令不同，所需的机器周期也不同。 专用知识： 在430中，一个时钟周期＝MCLK晶振的倒数。如果MCLK是8M，则一个时钟周期为1/8us； 一个机器周期＝一个时钟周期，即430每个动作都能完成一个基本操作； 一个指令周期＝1～6个机器周期，具体根据具体指令而定。 另：指令长度，只是一个存储单位与时间没有必然关系。 MSP430根据型号的不同最多可以选择使用3个振荡器。我们可以根据需要选择合适的振荡频率,并可以在不需要时随时关闭振荡器,以节省功耗。这3个振荡器分别为：（1）DCO数控RC振荡器。它在芯片内部,不用时可以关闭。DCO的振荡频率会受周围环境温度和MSP430工作电压的影响,且同一型号的芯片所产生的频率也不相同。但DCO 的调节功能可以改善它的性能,他的调节分为以下3步：a：选择BCSCTL1.RSELx确定时钟的标称频率;b：选择DCOCTL.DCOx在标称频率基础上分段粗调;c：选择DCOCTL.MODx 的值进行细调。