51單片機(jī)時(shí)序及延時(shí)分析
接下來我們分別對(duì)幾個(gè)典型的指令時(shí)序加以說明。
·單字節(jié)單周期指令:
單字節(jié)單周期指令只進(jìn)行一次讀指令操作,當(dāng)?shù)诙€(gè)ALE信號(hào)有效時(shí),PC并不加1,那么讀出的還是原指令,屬于一次無效的讀操作。
·雙字節(jié)單周期指令:
這類指令兩次的ALE信號(hào)都是有效的,只是第一個(gè)ALE信號(hào)有效時(shí)讀的是操作碼,第二個(gè)ALE信號(hào)有效時(shí)讀的是操作數(shù)。
·單字節(jié)雙周期指令:
兩個(gè)機(jī)器周期需進(jìn)行四讀指令操作,但只有一次讀操作是有效的,后三次的讀操作均為無效操作。
單字節(jié)雙周期指令有一種特殊的情況,象MOVX這類指令,執(zhí)行這類指令時(shí),先在ROM中讀取指令,然后對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀或?qū)懖僮?,頭一個(gè)機(jī)器周期的第一次讀指令的操作碼為有效,而第二次讀指令操作則為無效的。在第二個(gè)指令周期時(shí),則訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,這時(shí),ALE信號(hào)對(duì)其操作無影響,即不會(huì)再有讀指令操作動(dòng)作。
上頁(yè)的時(shí)序圖中,我們只描述了指令的讀取狀態(tài),而沒有畫出指令執(zhí)行時(shí)序,因?yàn)槊織l指令都包含了具體的操作數(shù),而操作數(shù)類型種類繁多,這里不便列出,有興趣的讀者可參閱有關(guān)書籍。
·外部程序存儲(chǔ)器(ROM)讀時(shí)序
右圖8051外部程序存儲(chǔ)器讀時(shí)序圖,從圖中可看出,P0口提供低8位地址,P2口提供高8位地址,S2結(jié)束前,P0口上的低8位地址是有效的,之后出現(xiàn)在P0口上的就不再是低8位的地址信號(hào),而是指令數(shù)據(jù)信號(hào),當(dāng)然地址信號(hào)與指令數(shù)據(jù)信號(hào)之間有一段緩沖的過度時(shí)間,這就要求,在S2其間必須把低8位的地址信號(hào)鎖存起來,這時(shí)是用ALE選通脈沖去控制鎖存器把低8位地址予以鎖存,而P2口只輸出地址信號(hào),而沒有指令數(shù)據(jù)信號(hào),整個(gè)機(jī)器周期地址信號(hào)都是有效的,因而無需鎖存這一地址信號(hào)。
從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令,必須有兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行控制,除了上述的ALE信號(hào),還有一個(gè)PSEN(外部ROM讀選通脈沖),上圖顯然可看出,PSEN從S3P1開始有效,直到將地址信號(hào)送出和外部程序存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀入CPU后方才失效。而又從S4P2開始執(zhí)行第二個(gè)讀指令操作。
·外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)讀時(shí)序
右圖8051外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀寫時(shí)序圖,從ROM中讀取的需執(zhí)行的指令,而CPU對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的訪問是對(duì)RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀或?qū)懖僮?,屬于指令的?zhí)行周期,值得一提的是,讀或?qū)懯莾蓚€(gè)不同的機(jī)器周期,但他們的時(shí)序卻是相似的,我們只對(duì)RAM的讀時(shí)序進(jìn)行分析。
上一個(gè)機(jī)器周期是取指階段,是從ROM中讀取指令數(shù)據(jù),接著的下個(gè)周期才開始讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM中的內(nèi)容。
在S4結(jié)束后,先把需讀取RAM中的地址放到總線上,包括P0口上的低8位地址A0-A7和P2口上的高8位地址A8-A15。當(dāng)RD選通脈沖有效時(shí),將RAM的數(shù)據(jù)通過P0數(shù)據(jù)總線讀進(jìn)CPU。第二個(gè)機(jī)器周期的ALE信號(hào)仍然出現(xiàn),進(jìn)行一次外部ROM的讀操作,但是這一次的讀操作屬于無效操作。
對(duì)外部RAM進(jìn)行寫操作時(shí),CPU輸出的則是WR(寫選通信號(hào)),將數(shù)據(jù)通過P0數(shù)據(jù)總線寫入外部存儲(chǔ)中。
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