MSP430的时钟周期(振荡周期)、机器周期、指令周期之间的关系.pdf

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??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