关于MSP430的时钟问题的简介

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lμs
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分频作为信号源。
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msp430自动把mclk的信号切换为dco,这样可以保证程序继续运行。但msp430不对工作在低频模式的lfxt1进行监测。
为了实现具体的时钟可以设置跟时钟相关的寄存器,在低端430中是dcoctl、bcsctl1和bcsctl2三个寄存器。而对于高端的430,则要考虑scfi0、scfqctl、fll_ctl0、fll_ctl1和btctl等几个寄存器。

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