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2019年02月18日 | 89c51 CPU时序
2019-02-18 来源：eefocus
89C51系列单片机和其他MCU一样，都是从Flash Rom中取指令和执行指令过程中的各种微操作，都是按着一定的节奏进行的。这是因为89c51单片机内有一个节奏发生器，即片内的震荡脉冲电路。
89c51的芯片内部有一个高增益的反相放大器，用于构成震荡器。反相放大器的输入端是XTAL1，输出端是XTAL2，两段之间接一个石英晶体和两个电容就构成了稳定的自激振荡器，电容c1、c2通常取30PF左右，可稳定频率并对震荡频率有微调作用。晶体振荡器的脉冲频率范围为Fsoc=0~24MHz。
振荡信号从XTAL2端输入到片内的时钟发生器上，如下图所示
1、节拍与状态周期
时钟发生器是一个2分频的触发器电路，它将振荡器的信号频率Fsoc除以2，向CPU提供两相时钟脉冲信号P1和P2。时钟信号的周期称为机器状态周期S（START）,是振荡周期的2倍。在每个时钟周期（即机器状态周期S）的前半周期，相位1（P1）信号有效，在每个时钟周期的后半周期，相位2（P2）信号有效。每个机器周期有两个节拍P1和P2，CPU就以两相时钟P1和P2为基本节拍指挥单片机各部件协调工作。
2、机器周期和指令周期
计算机的一条指令由若干个字节组成。执行一条指令需要的时间则需要以机器周期为单位。一个机器周期是指CPU访问存储器一次（如取指令，读存储器，写存储器等）所需要的时间。
89c51的一个机器周期包括12个振荡周期，分为6个S状态：S1-S6。每个状态又分为两拍，称为P1和P2。因此，一个周期中的12振荡周期表示为S1P1、S1P2、S2P1．．．S6P2。若采用频率为6MHz晶体振荡器，则每个机器周期恰好为2us（12/6）。
每条指令都由一个或几个机器周期组成，在89c51系统中4周期指令只有乘除两条指令，其余都是单周期或者双周期。
3、基本时序定时单位
89c51的基本时序定时单位有如下4个
（一）振荡周期：晶体的振荡周期，为最小的时序单位。
（二）状态周期：振荡频率经过单片机内部的二分频电路分频后提供给片内cpu的时钟周期，一个状态周期包含两个振荡周期
（三）机器周期：一个机器周期由6个状态周期（12个机器周期）组成，是单片机执行基本操作的一种时间单位
（四）指令周期：执行一条指令所需的时间，一个机器周期由1~4个机器周期组成。
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