分析總結單片機定時器中斷的時間及誤差原因
發布時間:2015-11-24 責任編輯:echolady
【導讀】相xiang信xin眾zhong多duo工gong程cheng師shi都dou不bu想xiang遇yu到dao這zhe種zhong錯cuo誤wu,應ying用yong單dan片pian機ji定ding時shi器qi時shi,卻que在zai設she置zhi中zhong斷duan時shi間jian時shi出chu現xian誤wu差cha。細xi想xiang一yi下xia,是shi什shen麼me原yuan因yin導dao致zhi單dan片pian機ji定ding時shi器qi的de中zhong斷duan時shi間jian設she置zhi部bu分fen出chu現xian了le誤wu差cha?這zhe種zhong誤wu差cha會hui導dao致zhi的de結jie果guo是shi什shen麼me?本ben文wen就jiu針zhen對dui這zhe些xie問wen題ti一yi一yi解jie析xi。
在單片機定時器的實際應用過程中,產生單片機定時器溢出中斷與CPU響應中斷的時間誤差,通常來說有兩個原因。一個是定時器溢出中斷信號時,CPU正在執行某指令。而另一個原因就是定時器溢出中斷信號時,CPU正在執行某中斷服務程序。下麵我們將會就這兩種造成誤差的原因展開分別分析。
CPU正在執行某指令時的誤差
在單片機定時器的使用過程中,由於CPU正在執行某指令時所造成的誤差,是導致中斷時間設置出現誤差的重要原因。由於CPU正在執行某指令,因此它不能及時響應單片機定時器的溢出中斷。當CPU執(zhi)行(xing)此(ci)指(zhi)令(ling)後(hou)再(zai)響(xiang)應(ying)中(zhong)斷(duan)所(suo)延(yan)遲(chi)的(de)最(zui)長(chang)時(shi)間(jian)為(wei)該(gai)指(zhi)令(ling)的(de)指(zhi)令(ling)周(zhou)期(qi),即(ji)誤(wu)差(cha)的(de)最(zui)大(da)值(zhi)為(wei)執(zhi)行(xing)該(gai)指(zhi)令(ling)所(suo)需(xu)的(de)時(shi)間(jian)。由(you)於(yu)各(ge)指(zhi)令(ling)都(dou)有(you)對(dui)應(ying)的(de)指(zhi)令(ling)周(zhou)期(qi),因(yin)此(ci)這(zhe)種(zhong)誤(wu)差(cha)將(jiang)因(yin)CPU正在執行指令的不同而不同。如定時器溢出中斷時,CPU正在執行指令MOVA,Rn,其最大誤差為1個機器周期。而執行指令MOVRn、direct時,其最大誤差為2個機器周期。當CPU正在執行乘法或除法指令時,最大時間誤差可達4個機器周期。在8051單片機指令係統中,多數指令的指令周期為1-2個機器周期,因此最大時間誤差一般為1-2個機器周期。若振蕩器振蕩頻率為fosc。而當CPU正在執行指令的機器周期數為Ci,則最大時間誤差為Δtmax1=12/fosc×Ci(us)。例如fosc=12MHZ,CPU正在執行乘法指令(Ci=4),此時的最大時間誤差可通過公式計算為:
Δtmax1=12/fosc×Ci=12/(12×106)×4=4×10-6(s)=4(μs)
CPU正在執行某中斷服務的程序時的誤差
由於CPUzhengzaizhixingmougezhongduanfuwudechengxuerzaochengdedanpianjizhongduanchengxuwucha,yeshiyigezhongyaodewuchaxingchengyuanyin。dangdanpianjidingshiqiyichuzhongduanxinhaoshi,cishiruguoCPUzhengzaizhixingtongjihuogaoyouxianjizhongduanfuwuchengxu,nametajianghuijixuzhixingzhexiechengxu,bunengjishixiangyingdingshiqideyichuzhongduanqingqiu,qiyanchishijianyouzhongduanzhuanyizhilingzhouqiT1、中斷服務程序執行時間T2、中斷返回指令的指令周期T3及中斷返回原斷點後執行下一條指令周期T4(如乘法指令)組成。中斷轉移指令和中斷返回指令的指令周期都分別為2個機器周期。中斷服務程序的執行時間為該程序所含指令的指令周期的總和。因此,最大時間誤差Δtmax2為:Δtmax2=(T1+T2+T3+T4)12/fosc=(2+T2+2+4)12/fosc=12(T2+8)/fosc。若設fosc=12MHZ,則最大時間誤差可通過該公式計算為:
Δtmax2=12(T2+8)/fosc=12(T2+8)/12×106=(T2+8)×10-6(s)=T2+8(μs)。
此時需要工程師重點注意的一個問題是,由於上式中T2一般大於8,因此,這種單片機定時器的時間誤差一般取決於正在執行的中斷服務程序。當CPU正在執行中斷返回指令RETI、或正在讀寫IE或IP指令時,這種誤差在5個機器周期內。
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