单片机时钟周期、机器周期、指令周期与总线周期
时钟周期.机器周期.指令周期的含义
时钟周期.机器周期.指令周期的含义时钟周期：时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数（可以这样来理解，时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时间周期就是1/12 us），是计算机中最基本的、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。
对于某种单片机，若采用了1MHZ的时钟频率，则时钟周期为1us；若采用4MHZ的时钟频率，则时钟周期为250ns。
由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，它控制着计算机的工作节奏（使计算机的每一步都统一到它的步调上来）。
显然，对同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的工作速度就越快。
8051单片机把一个时钟周期定义为一个节第 1 页拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示）。
机器周期：在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。
例如，取指令、存储器读、存储器写等，这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。
一般情况下，一个机器周期由若干个S周期（状态周期）组成。
8051系列单片机的一个机器周期同6个 S周期（状态周期）组成。
前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义第 2 页为一个状态周期（用S表示），8051单片机的机器周期由6个状态周期组成，也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。
例如外接24M晶振的单片机，他的一个机器周期=12/24M 秒；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。
对于一些简单的的单字节指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即译码执行，不再需要其它的机器周期。
对于一些比较复杂的指令，例如转移指令、乘法指令，则第 3 页需要两个或者两个以上的机器周期。
通常含一个机器周期的指令称为单周期指令，包含两个机器周期的指令称为双周期指令。
单片机应用技术试题题库(最终)
单片机编程与实训试题题库填空题〔选择题〕1、单片机的中断源优先级此外上下是由中断优先级存放器的置位状态决定的。
同一级别中断源的优先挨次是由自然优先级挨次决定的。
2、LED数码显示按显示过程分为静态、显示和动态显示2 种。
3、半导体存储器的最重要的两个指标是存储容量和存储速度。
4、计算机的系统总线有地址总线、控制总线和数据总线。
5、P 0、P 1、P 2、P3四个均是8 位的并行口( 填“串行〞还是“并行〞) ，此中P0的功能是地址/ 数据分时复接口。
6、在串行通信中, 按照数据传送标的目的分为单工、半双工和全双工三种方式.7、中断请求信号有电平触发和边缘触发两种触发方式。
8、键盘的布局形式一般有两种：独立式键盘和矩阵式键盘。
9、单片机与普通计算机的不同之处在于其将CPU、存储器和输入/ 输出接口局部集成于一块芯片之上。
10、串行通信按信息的格式可分为同步通信和异步通信两种方式。
11、在单片机中，通常将一些中间计算成果放在累加器中。
12、计算机能直接识此外语言是机器语言。
13、采用8031单片机必需扩展程序存储器。
14、按时/ 计数器有４种工作模式，它们由TMOD存放器中的M1 M0状态决定。
15、P0口作数据线和低8 位地址线时不克不及做I/O 口。
16、对于8031单片机，其内部RAM既可位寻址又可字节寻址。
17、单片机能直接运行的程序叫目标程序。
18、单片机的复位操作是高电平〔填高电平/ 低电平〕。
19、单片机中，常用作地址锁存器的芯片是74HC373，常用作地址译码器芯片是74HC138。
20、单片机程序的入口地址是0000H，外部中断 1 的入口地址是0013H。
21、单片机的内部RAM区中，可以位寻址的地址范围是20H~2FH，特殊功能存放器中，可位寻址的地址是能被8 整除的地址80H~F0H。
22、8051 最多可以有32 个并行输入输出口，最少也可以有8 个并行口。
23、十六进制数AA转换为十进制数的成果是170，二进制数10110110转换为十六进制数的成果是B6H。
广东工业大学STM8S系列单片机原理与应用 复习
✧─数据存储器：多达1K字节真正的数据EEPROM；可达30万次擦写✧RAM：多达2K字节时钟、复位和电源管理✧ 3.0~5.5V工作电压，内核电压1.8V✧灵活的时钟控制，4个主时钟源✧–低功率晶体振荡器✧–外部时钟输入✧–用户可调整的内部16MHz RC✧–内部低功耗128kHz RC✧带有时钟监控的时钟安全保障系统电源管理：✧–低功耗模式(等待、活跃停机、停机)✧–外设的时钟可单独关闭✧永远打开的低功耗上电和掉电复位中断管理✧带有32个中断的嵌套中断控制器✧ 6个外部中断向量，最多37个外部中断定时器✧2个16位通用定时器，带有2+3个CAPCOM通道(IC、OC 或PWM)✧高级控制定时器：16位，4个CAPCOM✧通道，3个互补输出，死区插入和灵活的自动唤醒定时器✧2个看门狗定时器：窗口看门狗和独立看门狗通信接口✧带有同步时钟输出的UART ，智能卡，红外IrDA，LIN接口✧SPI接口最高到8Mbit/s✧I2C接口最高到400Kbit/s2.2 STM8S系列MCU内部结构 P222.2.1 STM8内核CPU P24PC为24位，可寻址224＝16Mb累加器(A) ,堆栈指针(SP),索引寄存器(X和Y),条件码寄存器(CC):2.2.2 STM8S封装与引脚排列2.3掌握通用I/O口GPIO初始化P31●可选择的输入模式：悬空输入（缺省状态）和带上拉输入●可选择的输出模式：推挽式输出和开漏输出PB_DDR,PB_CR1,PB_CR22.3.1 I/O引脚结构2.3.2 I/O端口数据寄存器与控制寄存器2.3.3输入模式2.3.4输出模式每一个端口都有一个输出数据寄存器 (ODR)，一个引脚输入寄存器(IDR)和一个数据方向寄存器(DDR) 总是同相关的。
控制寄存器1(CR1)和控制寄存器2(CR2)用于对输入/输出进行配置。
任何一个I/O引脚可以通过对DDR,ODR,CR1和CR2寄存器的相应位进行编程来配置。
《单片机原理及接口技术》(第二版)余锡存著课后习题答案
第二章1.89C51、87C51、80C51和80C31单片机的主要区别在那里？答：相同之处是：制造工艺都为CHMOS，都有128字节片内RAM、两个定时/计数器、4个8位I/O并行口，一个串行口和5个中断源。
主要区别：① 89C51片内4K字节FLASHROM；② 87C51片内4K字节EPROM；③ 80C51片内4K字节掩膜ROM；④ 80C31片内无程序存储器。
2.MCS-51单片机引脚有多少I/O线？它们和单片机对外的地址总线和数据总线有何关系？答：4个8位I/O并行口，一个串行口；其中P0口为外接程存和数存的地址低8位和数据总线的时分复用接口；其中P2口为外接程存和数存的地址高8位总线接口；其中P1口为真正的用户口线；其中P3口有第2功能；以上4个口线在没有专用功能时，也可以做通用I/O口线用。
3.简述8031片内RAM区地址空间的分配特点。
答：MCS-51 单片机片内RAM为 256 字节, 地址范围为00H～FFH, 分为两大部分: 低 128 字节（00H～7FH）为真正的RAM区；高 128 字节（80H～FFH）为特殊功能寄存器区SFR。
在低 128 字节RAM中, 00H～1FH共 32 单元是 4 个通用工作寄存器区。
每一个区有 8 个通用寄存器R0～R7。
4. MCS-51单片机由哪几个部分组成。
答：① 一个8位CPU；② 4KB ROM or EPROM(8031无ROM)；③ 128字节RAM数据存储器；④ 21个特殊功能寄存器SFR；⑤ 4个8位并行I/O口，其中P0、P2为地址/数据线，可寻址64KB 程序存储器和64KB 数据存储器；⑥ 一个可编程全双工串行口；⑦ 具有5个中断源，两个优先级，嵌套中断结构；⑧ 两个16位定时器/计数器；⑨ 一个片内振荡器及时钟电路。
7.8.4.5.6.5. MCS-51单片机的信号各自的功能是什么？答：都是控制总线①：访问内部程序存储器的控制信号/编程电压输入端。
单片机简答题(共2题,每题5分,共10分,建议从最后5题中选择)
简答题部分1、什么叫堆栈？答：堆栈是在片内RAM中专门开辟出来的一个区域，数据的存取是以"后进先出"的结构方式处理的。
实质上，堆栈就是一个按照"后进先出"原则组织的一段内存区域。
2、进位和溢出？答：两数运算的结果若没有超出字长的表示范围，则由此产生的进位是自然进位；若两数的运算结果超出了字长的表示范围（即结果不合理），则称为溢出。
3、什么是单片机的机器周期、状态周期、振荡周期和指令周期？它们之间是什么关系？答：某条指令的执行周期由若干个机器周期（简称M周期）构成，一个机器周期包含6个状态周期（又称时钟周期，简称S周期），而一个状态周期又包含两个振荡周期（P1和P2，简称P周期）。
也就是说，指令执行周期有长有短，但一个机器周期恒等于6个状态周期或12个振荡周期，即1M=6S=12P。
4、存储器中有几个保留特殊功能的单元用做入口地址？分别作什么作用？答：MCS-51系列单片机的存储器中有6个保留特殊功能单元，其中0000H为复位入口、0003H 为外部中断0入口、000BH为T0溢出中断入口、0013H为外部中断1入口、001BH为T1溢出中断入口、0023H为串行接口中断入口。
5、MCS-51单片机的P0~P3四个I/O端口在结构上有何异同？使用时应注意的事项？答：MCS-51单片机的四个端口在结构上相同之处：P0~P3都是准双向I/O口，作输入时，必须先向相应端口的锁存器写入“1”。
不同之处；P0口的输出级与P1~P3口不相同，它无内部上拉电阻，不能提供拉电流输出，而P1~P3则带内部上拉电阻，可以提供拉电流输出。
当P0口作通用I/O口输出使用时，需外接上拉电阻才可输出高电平；但作地址/数据总线时，不需要外接上拉电阻。
P1~P3口I/O输出时，均无需外接上拉电阻。
6、MCS-51的时钟周期、机器周期、指令周期的如何分配的？当振荡频率为8MHz时，一个单片机时钟周期为多少微秒？答：MCS-51的时钟周期是最小的定时单位，也称为振荡周期或节拍。
指令周期机器周期等各种周期介绍
时钟周期：时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数（可以这样来理解，时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时间周期就是1/12 us），是计算机中最基本的、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。
对于某种单片机，若采用了1MHZ的时钟频率，则时钟周期为1us；若采用4MHZ的时钟频率，则时钟周期为250us。
由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，它控制着计算机的工作节奏（使计算机的每一步都统一到它的步调上来）。
显然，对同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的工作速度就越快。
8051单片机把一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示）。
机器周期：在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。
例如，取指令、存储器读、存储器写等，这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。
一般情况下，一个机器周期由若干个S周期（状态周期）组成。
8051系列单片机的一个机器周期同6个S周期（状态周期）组成。
前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示），8051单片机的机器周期由6个状态周期组成，也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。
例如外接24M晶振的单片机，他的一个机器周期=12/24M 秒；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。
对于一些简单的的单字节指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即译码执行，不再需要其它的机器周期。
对于一些比较复杂的指令，例如转移指令、乘法指令，则需要两个或者两个以上的机器周期。
通常含一个机器周期的指令称为单周期指令，包含两个机器周期的指令称为双周期指令。
总线周期：由于存贮器和I/O端口是挂接在总线上的，CPU对存贮器和I/O接口的访问，是通过总线实现的。
MCS-51单片机的指令时序
MCS-51单片机的指令时序时序是用定时单位来描述的，MCS-51的时序单位有四个，它们分别是节拍、状态、机器周期和指令周期，接下来我们分别加以说明。
·节拍与状态：我们把振荡脉冲的周期定义为节拍（为方便描述，用P表示），振荡脉冲经过二分频后即得到整个单片机工作系统的时钟信号，把时钟信号的周期定义为状态（用S表示），这样一个状态就有两个节拍，前半周期相应的节拍我们定义为1(P1)，后半周期对应的节拍定义为2(P2)。
·机器周期：MCS-51有固定的机器周期，规定一个机器周期有6个状态，分别表示为S1-S6，而一个状态包含两个节拍，那么一个机器周期就有12个节拍，我们可以记着S1P1、S1P2……S6P1、S6P2，一个机器周期共包含12个振荡脉冲，即机器周期就是振荡脉冲的12分频，显然，如果使用6MHz的时钟频率，一个机器周期就是2us，而如使用12MHz的时钟频率，一个机器周期就是1us。
·指令周期：执行一条指令所需要的时间称为指令周期，MCS-51的指令有单字节、双字节和三字节的，所以它们的指令周期不尽相同，也就是说它们所需的机器周期不相同，可能包括一到四个不等的机器周期（这些内容，我们将在下面的章节中加以说明）。
·MCS-51的指令时序：MCS-51指令系统中，按它们的长度可分为单字节指令、双字节指令和三字节指令。
执行这些指令需要的时间是不同的，也就是它们所需的机器周期是不同的，有下面几种形式：·单字节指令单机器周期·单字节指令双机器周期·双字节指令单机器周期·三字节指令双机器周期·单字节指令四机器周期(如单字节的乘除法指令)下图是MCS-51系列单片机的指令时序图：上图是单周期和双周期取指及执行时序，图中的ALE脉冲是为了锁存地址的选通信号，显然，每出现一次该信号单片机即进行一次读指令操作。
从时序图中可看出，该信号是时钟频率6分频后得到，在一个机器周期中，ALE信号两次有效，第一次在S1P2和S2P1期间，第二次在S4P2和S5P1期间。
时钟周期、机器周期、指令周期、总线周期
1.时钟周期:(晶振频率倒数、控制计算机节奏)时钟周期也称为振荡周期,定义为时钟脉冲的倒数(可以这样来理解,时钟周期就是单片机外接晶振的倒数,例如12M的晶振,它的时间周期就是1/12us),是计算机中最基本的、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。
对于某种单片机,若采用了1MHZ 的时钟频率,则时钟周期为1us;若采用4MHZ的时钟频率,则时钟周期为250us。
由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲,它控制着计算机的工作节奏(使计算机的每一步都统一到它的步调上来)。
显然,对同一种机型的计算机,时钟频率越高,计算机的工作速度就越快。
8051单片机把一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示),二个节拍定义为一个状态周期(用S表示)。
2.机器周期:（指令中单个阶段的执行周期）在计算机中,为了便于管理,常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段,每一阶段完成一项工作。
例如,取指令、存储器读、存储器写等,这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。
一般情况下,一个机器周期由若干个S周期(状态周期)组成。
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。
前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示),二个节拍定义为一个状态周期(用S表示),8051单片机的机器周期由6个状态周期组成,也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。
(例如外接24M晶振的单片机,他的一个机器周期=12/24M秒)3.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。
对于一些简单的的单字节指令,在取指令周期中,指令取出到指令寄存器后,立即译码执行,不再需要其它的机器周期。
对于一些比较复杂的指令,例如转移指令、乘法指令,则需要两个或者两个以上的机器周期。
通常含一个机器周期的指令称为单周期指令,包含两个机器周期的指令称为双周期指令。
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单片机时钟周期、机器周期、指令周期与总线周期
时钟周期：
时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数(可以这样来理解，时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时间周期就是1/12us)，是计算机中最基本的、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。
对于某种单片机，若采用了1MHZ的时钟频率，则时钟周期为1us;若采用4MHZ的时钟频率，则时钟周期为250us。
由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，它控制着计算机的工作节奏(使计算机的每一步都统一到它的步调上来)。
显然，对同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的工作速度就越快。
具体计算就是1/fosc。
也就是说如果晶振为1MHz，那么时钟周期就为1us;6MHz的话，就是1/6us。
8051单片机把一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示)，二个节拍定义为一个状态周期(用S表示)。
机器周期：
在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。
例如，取指令、存储器读、存储器写等，这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。
一般情况下，一个机器周期由若干个S周期(状
态周期)组成。
8051系列单片机的一个机器周期同6个S周期(状态周期)组成。
前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示)，二个节拍定义为一个状态周期(用S表示)，8051单片机的机器周期由6个状态周期组成，也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。
具体计算为：时钟周期Xcycles。
如果单片机是12周期的话，那么机器周期就是T×12。
假设晶振频率为12M，单片机为12周期的话，那么机器周期就是1us。
例如外接24M晶振的单片机，他的一个机器周期=12/24M秒;52系列单片机一个机器周期等于12个时钟周期。
设晶振频率为12MHz时，52单片机是12T的单片机，即频率要12分频。
12M经过分频变为1M，由T=1/f,即一个机器周期变为1us
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。
通常，包含一个机器周期的指令成为单周期指令，比如CLR,MOV等等。
包含两个机器周期的指令称为双周期指令。
另外还有4周期指令，比如乘法和除法指令。
对于一些简单的的单字节指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即译码执行，不再需要其它的机器周期。
对于一些比较复杂的指令，例如转移指令、乘法指令，则需要两个或者两个以上的机器周期。
总线周期：
由于存贮器和I/O端口是挂接在总线上的，CPU对存贮器和I/O接
口的访问，是通过总线实现的。
通常把CPU通过总线对微处理器外部(存贮器或I/O接口)进行一次访问所需时间称为一个总线周期。
总结一下，时钟周期是最小单位，机器周期需要1个或多个时钟周期，指令周期需要1个或多个机器周期;机器周期指的是完成一个基本操作的时间，这个基本操作有时可能包含总线读写，因而包含总线周期，但是有时可能与总线读写无关，所以，并无明确的相互包含的关系。
指令周期：是CPU的关键指标，指取出并执行一条指令的时间。
一般以机器周期为单位，分单指令执行周期、双指令执行周期等。
现在的处理器的大部分指令(ARM、DSP)均采用单指令执行周期。
机器周期：完成一个基本操作的时间单元，如取指周期、取数周期。
时钟周期：CPU的晶振的工作频率的倒数。
例子1：
22.1184MHZ的晶振,它的晶振周期、时钟周期和机器周期分别是多少？
以51为例,晶振22.1184M，时钟周期(晶振周期)就是(1/22.1184)μs，一个机器周期包含12个时钟周期，一个机器周期就是0.5425μs。
一个机器周期一般是一条指令花费的时间，也有些是2个机器周期的指令，DJNZ，是双周期指令.
例子2：
1、振荡周期(时钟周期)：为单片机提供时钟信号的振荡源的周期。
2、机器周期：通常将完成一个基本操作所需的时间称为机器周期。
3、指令周期：是指MCU执行一条指令所需要的时间。
一个指令周期通常含有1～4个机器周期。
若MCU单片机外接晶振为12MHz时具体值为：
振荡周期(时钟周期)=1/12MHz=1/12μs=0.0833μs,机器周期=12*1/12μs=1μs,指令周期=1～4μs
说明：
1、时钟周期即晶振的单位时间发出的脉冲数，12MHz=12×10的6次方，即每秒发出12000000个脉冲信号，那么发出一个脉冲的时间就是时钟周期，即1/12微秒。
2、一个机器周期等于12个时钟周期，所以是1微秒。