MSP430的時(shí)鐘問題

MSP430的時(shí)鐘周期（振蕩周期）、機(jī)器周期、指令周期之間的關(guān)系

通用知識

時(shí)鐘周期也稱為振蕩周期：定義為時(shí)鐘脈沖的倒數(shù)（時(shí)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(shí)鐘周期就是1/12us），是計(jì)算機(jī)中的最基本的、最小的時(shí)間單位。在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，CPU僅完成一個(gè)最基本的動作。時(shí)鐘脈沖是計(jì)算機(jī)的基本工作脈沖，控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。時(shí)鐘頻率越高，工作速度就越快。

機(jī)器周期：在計(jì)算機(jī)中，常把一條指令的執(zhí)行過程劃分為若干個(gè)階段，每一個(gè)階段完成一項(xiàng)工作。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。8051系列單片機(jī)的一個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)S周期（狀態(tài)周期）組成。一個(gè)S周期=2個(gè)時(shí)鐘周期，所以8051單片機(jī)的一個(gè)機(jī)器周期=6個(gè)狀態(tài)周期=12個(gè)時(shí)鐘周期。

指令周期：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。指令不同，所需的機(jī)器周期也不同。

專用知識：

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

一個(gè)機(jī)器周期 ＝ 一個(gè)時(shí)鐘周期，即430每個(gè)動作都能完成一個(gè)基本操作；

一個(gè)指令周期 ＝ 1～6個(gè)機(jī)器周期，具體根據(jù)具體指令而定。

另：指令長度，只是一個(gè)存儲單位與時(shí)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(gè)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(shí)隨時(shí)關(guān)閉振蕩器,以節(jié)省功耗。這3個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)鐘振蕩器,此時(shí)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(shí)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(shí)需要接負(fù)載電容,不用時(shí)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(yùn)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(shí)鐘信號：MCLK系統(tǒng)主時(shí)鐘;SMCLK系統(tǒng)子時(shí)鐘;ACLK輔助時(shí)鐘。

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

（3）ACLK輔助時(shí)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(shí)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(shí)鐘信號。當(dāng)時(shí)鐘信號丟失50us時(shí),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(yùn)行。但MSP430不對工作在低頻模式的LFXT1進(jìn)行監(jiān)測。

為了實(shí)現(xiàn)具體的時(shí)鐘可以設(shè)置跟時(shí)鐘相關(guān)的寄存器，在低端430中是DCOCTL、BCSCTL1和BCSCTL2三個(gè)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(gè)寄存器。具體設(shè)置，參看DataSheet。