单片机周期

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1/12 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。

单片机89C51精确延时高手从菜鸟忽略作起之（六）一，晶振与周期：89C51晶振频率约为12MHZ。

在此基础上，计论几个与单片机相关的周期概念：时钟周期，状态周期，机器周期，指令周期。

晶振12MHZ,表示1US振动12次，此基础上计算各周期长度。

时钟周期(W sz)：Wsz=1/12=0.083us状态周期(W zt) Wzt=2*Wsz=0.167us机器周期(W jq): Wjq=6*Wzt=1us指令周期(W zl): W zl=n*Wjq(n=1,2,4)二，指令周期汇编指令有单周期指令，双周期指令，四周期指令。

指令时长分别是1US,2US,4US.指令的周期可以查询绘编指令获得，用下面方法进行记忆。

1.四周期指令：MUL,DIV2.双周期指令：与SP,PC相关（见汇编指令周期表）3.单周期指令：其他（见汇编指令周期表）三，单片机时间换算单位1.1秒（S）=1000毫秒（ms）2.1毫秒（ms）=1000微秒（us）3.1微秒（us）=1000纳秒（ns）单片机指令周期是以微秒（US）为基本单位。

四，单片机延时方式1.计时器延时方式：用C/T0,C/T1进行延时。

2.指令消耗延时方式：本篇单片机精确延时主要用第2种方式。

五，纳秒（ns）级延时：由于单片机指令同期是以微秒（US）为基本单位，因此，纳秒级延时，全部不用写延时。

六，微秒（US）级延时：1.单级循环模式：delay_us_1最小值：1+2+2+0+2+1+2+2=12（US）,运行此模式最少需12US，因此12US以下，只能在代码中用指定数目的NOP来精确延时。

最大值：256*2+12-2=522（US）,256最大循环次数，2是指令周期，12是模式耗时，-2是模式耗时中计1个时钟周期。

延时范围：值域F(X)[12,522],变量取值范围[0,255].函数关系：Y=F（x）:y=2x+12，由输入参数得出延时时间。

反函数：Y=F(x):y=1/2x-6:由延时时间，计算输入参数。

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。

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。

单片机中各种周期的关系与定时器原理
;
a：内部时钟(CK_INT)
b：外部时钟模式1：外部输入脚(TIx)
c：外部时钟模式2：外部触发输入(ETR)
d：内部触发输入(ITRx)：使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器
8)通用定时期内部时钟的产生：
从截图可以看到通用定时器(TIM2-7)的时钟不是直接来自APB1，而是通过APB1 的预分频器以后才到达定时器模块。

当APB1 的预分频器系数为1 时，这个倍频器就不起作用了，定时器的时钟频率等于APB1 的频率;
当APB1 的预分频系数为其它数值(即预分频系数为2、4、8 或16)时，这个倍频器起作用，定时器的时钟频率等于APB1 时钟频率的两倍。

这里要分析一下几个概念，也是理解定时器的功能的核心概念，通用定时器有些类似于操作系统的定时器节拍，可以在定时器采用的时钟源的基础上再进行分频，然后再设定溢出大小，进而实现定时的功能，当然自动重载功能更不再话下。

预分频的功能是使定时器在APB 时钟的基础上再一次分频，使其独立
的运行。

就像上述代码中举例，预分频系数设定为36000-1，则表示该定时器的时钟频率就变成了72MHz/36000 = 2KHz，而“计数溢出大小”可以理解为自动装载数值，表示每隔x 个计数溢出一次，可以产生1 次中断，当然这个频率是经过预分频后的频率。

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。

晶振与单片机周期单片机工作时，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。

51单片机中几个时间周期的概念区分时钟周期：时钟周期也叫振荡周期或晶振周期，即晶振的单位时间发出的脉冲数，一般有外部的振晶产生，比如12MHZ=12×10的6次方，即每秒发出12000000个脉冲信号，那么发出一个脉冲的时间就是时钟周期，也就是1/12微秒。

通常也叫做系统时钟周期。

是计算机中最基本的、最小的时间单位。

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。

在标准的51单片机中，一般情况下，一个机器周期等于12个时钟周期，也就是机器周期=12*时钟周期，（上面讲到的原因）如果是12MHZ，那么机器周期=1微秒。

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。

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。

但是在8051F310中，CIP-51 微控制器内核采用流水线结构，与标准的 8051 结构相比指令执行速度有很大的提高。

在一个标准的 8051 中，除 MUL和 DIV 以外所有指令都需要12 或24 个系统时钟周期，最大系统时钟频率为12-24MHz。

单片机指令的执行过程及时序分析单片机是一种集成了内存、计算单元和输入输出接口等功能的微型电脑系统。

它的核心部分是指令执行单元，负责执行指令集中的指令。

了解单片机指令的执行过程以及相应的时序分析是学习和开发单片机应用的基础。

本文将介绍单片机指令的执行过程及其相关的时序分析。

一、单片机指令的执行过程单片机指令的执行过程可以分为指令周期和机器周期两个部分。

指令周期是指从一个指令的开始到下一个指令的开始所经过的时间，而机器周期则是指完成一个指令所需要的时间。

1. 取指周期取指周期是指单片机从内存中取出一条指令并将其存放到指令寄存器中的过程。

在取指周期内，单片机先将程序计数器中的指令地址送到内存地址总线上，经过地址译码器的译码，找到对应的存放指令的存储单元，并将存储单元的内容读出，通过数据总线送到指令寄存器中保存。

取指周期是单个机器周期中的第一个周期。

2. 执行周期执行周期是指单片机对从指令寄存器中读取到的指令进行解码与执行的过程。

在执行周期内，单片机将从指令寄存器中读取的指令送到指令译码器中进行解码，确定指令的类型和操作对象，并根据指令要求执行相应的操作，如数据传送、算术运算等。

3. 存储访问周期存储访问周期是指单片机对存储器进行读写操作的过程。

在存储访问周期内，单片机将从指令寄存器中解码出的操作数或者结果地址送到内存地址总线上，通过地址译码器找到相应的存储单元，并进行读或写操作。

存储访问周期的时长取决于存储器的访问速度。

二、单片机指令执行的时序分析在单片机的指令执行过程中，各个时序参数的分析对于正确编写、调试和优化单片机程序至关重要。

下面将分析一些常见的时序参数。

1. 指令周期（Tcy）指令周期是指单片机执行一条指令所需要的时间，它决定了单片机的工作频率。

指令周期的时长取决于单片机的硬件设计和时钟频率。

对于不同型号、不同制造商的单片机，其指令周期可能有所差异。

2. 机器周期（Tc）机器周期是指单片机完成一个基本功能的时间，通常情况下等于一个指令周期，但某些特殊指令可能需要多个指令周期才能完成。

MSP430单片机的时钟周期和机器周期与指令周期之间的关系解析时钟简介：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。

MSP430单片机上电后，如果不对时钟系统进行设置，默认800 kHz的DCOCLK为MCLK和SMCLK 的时钟源，LFXTl接32768 Hz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1/800 kHz=“1”.25μs。

要得到lμs的指令周期需要调整DCO频率，即MCLK=1 MHz，只需进行如下设置：BCSCTLl=XT20FF+RSEL2;//关闭XT2振荡器，设定DCO频率为1 MHz。

DCOCTL=DCO2//使得单指令周期为lμsMSP430的时钟周期（振荡周期）、机器周期、指令周期之间的关系在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。