【導(dǎo)讀】相信眾多工程師都不想遇到這種錯(cuò)誤，應(yīng)用單片機(jī)定時(shí)器時(shí)，卻在設(shè)置中斷時(shí)間時(shí)出現(xiàn)誤差。細(xì)想一下，是什么原因?qū)е聠纹瑱C(jī)定時(shí)器的中斷時(shí)間設(shè)置部分出現(xiàn)了誤差？這種誤差會(huì)導(dǎo)致的結(jié)果是什么？本文就針對(duì)這些問題一一解析。
在單片機(jī)定時(shí)器的實(shí)際應(yīng)用過程中，產(chǎn)生單片機(jī)定時(shí)器溢出中斷與CPU響應(yīng)中斷的時(shí)間誤差，通常來說有兩個(gè)原因。一個(gè)是定時(shí)器溢出中斷信號(hào)時(shí)，CPU正在執(zhí)行某指令。而另一個(gè)原因就是定時(shí)器溢出中斷信號(hào)時(shí)，CPU正在執(zhí)行某中斷服務(wù)程序。下面我們將會(huì)就這兩種造成誤差的原因展開分別分析。
CPU正在執(zhí)行某指令時(shí)的誤差
在單片機(jī)定時(shí)器的使用過程中，由于CPU正在執(zhí)行某指令時(shí)所造成的誤差，是導(dǎo)致中斷時(shí)間設(shè)置出現(xiàn)誤差的重要原因。由于CPU正在執(zhí)行某指令，因此它不能及時(shí)響應(yīng)單片機(jī)定時(shí)器的溢出中斷。當(dāng)CPU執(zhí)行此指令后再響應(yīng)中斷所延遲的最長(zhǎng)時(shí)間為該指令的指令周期，即誤差的最大值為執(zhí)行該指令所需的時(shí)間。由于各指令都有對(duì)應(yīng)的指令周期，因此這種誤差將因CPU正在執(zhí)行指令的不同而不同。如定時(shí)器溢出中斷時(shí)，CPU正在執(zhí)行指令MOVA,Rn，其最大誤差為1個(gè)機(jī)器周期。而執(zhí)行指令MOVRn、direct時(shí)，其最大誤差為2個(gè)機(jī)器周期。當(dāng)CPU正在執(zhí)行乘法或除法指令時(shí)，最大時(shí)間誤差可達(dá)4個(gè)機(jī)器周期。在8051單片機(jī)指令系統(tǒng)中，多數(shù)指令的指令周期為1-2個(gè)機(jī)器周期，因此最大時(shí)間誤差一般為1-2個(gè)機(jī)器周期。若振蕩器振蕩頻率為fosc。而當(dāng)CPU正在執(zhí)行指令的機(jī)器周期數(shù)為Ci，則最大時(shí)間誤差為Δtmax1=12/fosc×Ci（us）。例如fosc=12MHZ，CPU正在執(zhí)行乘法指令（Ci=4），此時(shí)的最大時(shí)間誤差可通過公式計(jì)算為：
Δtmax1=12/fosc×Ci=12/（12×106）×4=4×10-6（s）=4（μs）
CPU正在執(zhí)行某中斷服務(wù)的程序時(shí)的誤差
由于CPU正在執(zhí)行某個(gè)中斷服務(wù)的程序而造成的單片機(jī)中斷程序誤差，也是一個(gè)重要的誤差形成原因。當(dāng)單片機(jī)定時(shí)器溢出中斷信號(hào)時(shí)，此時(shí)如果CPU正在執(zhí)行同級(jí)或高優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序，那么它將會(huì)繼續(xù)執(zhí)行這些程序，不能及時(shí)響應(yīng)定時(shí)器的溢出中斷請(qǐng)求，其延遲時(shí)間由中斷轉(zhuǎn)移指令周期T1、中斷服務(wù)程序執(zhí)行時(shí)間T2、中斷返回指令的指令周期T3及中斷返回原斷點(diǎn)后執(zhí)行下一條指令周期T4（如乘法指令）組成。中斷轉(zhuǎn)移指令和中斷返回指令的指令周期都分別為2個(gè)機(jī)器周期。中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時(shí)間為該程序所含指令的指令周期的總和。因此，最大時(shí)間誤差Δtmax2為：Δtmax2=（T1+T2+T3+T4）12/fosc=（2+T2+2+4）12/fosc=12（T2+8）/fosc。若設(shè)fosc=12MHZ，則最大時(shí)間誤差可通過該公式計(jì)算為：
Δtmax2=12（T2+8）/fosc=12（T2+8）/12×106=（T2+8）×10-6（s）=T2+8（μs）。
此時(shí)需要工程師重點(diǎn)注意的一個(gè)問題是，由于上式中T2一般大于8，因此，這種單片機(jī)定時(shí)器的時(shí)間誤差一般取決于正在執(zhí)行的中斷服務(wù)程序。當(dāng)CPU正在執(zhí)行中斷返回指令RETI、或正在讀寫IE或IP指令時(shí)，這種誤差在5個(gè)機(jī)器周期內(nèi)。
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