MSP430的時鐘周期、機器周期、指令周期之間的關(guān)系

時鐘周期也稱為振蕩周期：定義為時鐘脈沖的倒數(shù)(時鐘周期就是直接供內(nèi)部CPU使用的晶振的倒數(shù)，例如12M的晶振，它的時鐘周期就是1/12us)，是計算機中的最基本的、最小的時間單位。在一個時鐘周期內(nèi)，CPU僅完成一個最基本的動作。時鐘脈沖是計算機的基本工作脈沖，控制著計算機的工作節(jié)奏。時鐘頻率越高，工作速度就越快。

機器周期：在計算機中，常把一條指令的執(zhí)行過程劃分為若干個階段，每一個階段完成一項工作。每一項工作稱為一個基本操作，完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期。8051系列單片機的一個機器周期由6個S周期(狀態(tài)周期)組成。一個S周期=2個時鐘周期，所以8051單片機的一個機器周期=6個狀態(tài)周期=12個時鐘周期。

指令周期：執(zhí)行一條指令所需要的時間，一般由若干個機器周期組成。指令不同，所需的機器周期也不同。

專用知識：

在430中，一個時鐘周期 = MCLK晶振的倒數(shù)。如果MCLK是8M，則一個時鐘周期為1/8us;

一個機器周期 = 一個時鐘周期，即430每個動作都能完成一個基本操作;

一個指令周期 = 1～6個機器周期，具體根據(jù)具體指令而定。

另：指令長度，只是一個存儲單位與時間沒有必然關(guān)系。

MSP430根據(jù)型號的不同最多可以選擇使用3個振蕩器。我們可以根據(jù)需要選擇合適的振蕩頻率,并可以在不需要時隨時關(guān)閉振蕩器,以節(jié)省功耗。這3個振蕩器分別為：

(1)DCO 數(shù)控RC振蕩器。它在芯片內(nèi)部,不用時可以關(guān)閉。DCO的振蕩頻率會受周圍環(huán)境溫度和MSP430工作電壓的影響,且同一型號的芯片所產(chǎn)生的頻率也不相同。但DCO的調(diào)節(jié)功能可以改善它的性能,他的調(diào)節(jié)分為以下3步：a：選擇BCSCTL1.RSELx 確定時鐘的標(biāo)稱頻率;b：選擇DCOCTL.DCOx在標(biāo)稱頻率基礎(chǔ)上分段粗調(diào);c：選擇DCOCTL.MODx的值進(jìn)行細(xì)調(diào)。

(2)LFXT1 接低頻振蕩器。典型為接32768HZ的時鐘振蕩器,此時振蕩器不需要接負(fù)載電容。也可以接450KHZ~8MHZ的標(biāo)準(zhǔn)晶體振蕩器,此時需要接負(fù)載電容。

(3)XT2 接450KHZ~8MHZ的標(biāo)準(zhǔn)晶體振蕩器。此時需要接負(fù)載電容,不用時可以關(guān)閉。

低頻振蕩器主要用來降低能量消耗,如使用電池供電的系統(tǒng),高頻振蕩器用來對事件做出快速反應(yīng)或者供CPU進(jìn)行大量運算。當(dāng)然高端430還有鎖頻環(huán)(FLL)及FLL+等模塊，但是初步不用考慮那么多。

MSP430的3種時鐘信號：MCLK系統(tǒng)主時鐘;SMCLK系統(tǒng)子時鐘;ACLK輔助時鐘。

(1)MCLK系統(tǒng)主時鐘。除了CPU運算使用此時鐘以外,外圍模塊也可以使用。MCLK可以選擇任何一個振蕩器所產(chǎn)生的時鐘信號并進(jìn)行1、2、4、8分頻作為其信號源。

(2)SMCLK系統(tǒng)子時鐘。供外圍模塊使用。并在使用前可以通過各模塊的寄存器實現(xiàn)分頻。SMCLK可以選擇任何一個振蕩器所產(chǎn)生的時鐘信號并進(jìn)行1、2、4、8分頻作為其信號源。

(3)ACLK輔助時鐘。供外圍模塊使用。并在使用前可以通過各模塊的寄存器實現(xiàn)分頻。但ACLK只能由LFXT1進(jìn)行1、2、4、8分頻作為信號源。

PUC復(fù)位后,MCLK和SMCLK的信號源為DCO,DCO的振蕩頻率默認(rèn)為800KHZ。ACLK的信號源為LFXT1。

MSP430內(nèi)部含有晶體振蕩器失效監(jiān)測電路,監(jiān)測LFXT1(工作在高頻模式)和XT2輸出的時鐘信號。當(dāng)時鐘信號丟失50us時,監(jiān)測電路捕捉到振蕩器失效。如果MCLK信號來自LFXT1或者XT2,那么MSP430自動把MCLK的信號切換為DCO,這樣可以保證程序繼續(xù)運行。但MSP430不對工作在低頻模式的LFXT1進(jìn)行監(jiān)測。

為了實現(xiàn)具體的時鐘可以設(shè)置跟時鐘相關(guān)的寄存器，在低端430中是DCOCTL、 BCSCTL1和BCSCTL2三個寄存器。而對于高端的430，則要考慮SCFI0、SCFQCTL、FLL_CTL0、FLL_CTL1和BTCTL 等幾個寄存器。具體設(shè)置，參看DataSheet。