51單片機時(shí)序及延時(shí)分析

接下來(lái)我們分別對幾個(gè)典型的指令時(shí)序加以說(shuō)明。

·單字節單周期指令：

單字節單周期指令只進(jìn)行一次讀指令操作，當第二個(gè)ALE信號有效時(shí)，PC并不加1，那么讀出的還是原指令，屬于一次無(wú)效的讀操作。

·雙字節單周期指令：

這類(lèi)指令兩次的ALE信號都是有效的，只是第一個(gè)ALE信號有效時(shí)讀的是操作碼，第二個(gè)ALE信號有效時(shí)讀的是操作數。

·單字節雙周期指令：

兩個(gè)機器周期需進(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(wú)效操作。

單字節雙周期指令有一種特殊的情況，象MOVX這類(lèi)指令，執行這類(lèi)指令時(shí)，先在ROM中讀取指令，然后對外部數據存儲器進(jìn)行讀或寫(xiě)操作，頭一個(gè)機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(wú)效的。在第二個(gè)指令周期時(shí)，則訪(fǎng)問(wèn)外部數據存儲器，這時(shí)，ALE信號對其操作無(wú)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(méi)有畫(huà)出指令執行時(shí)序，因為每條指令都包含了具體的操作數，而操作數類(lèi)型種類(lèi)繁多，這里不便列出，有興趣的讀者可參閱有關(guān)書(shū)籍。

·外部程序存儲器(ROM)讀時(shí)序

右圖8051外部程序存儲器讀時(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結束前，P0口上的低8位地址是有效的，之后出現在P0口上的就不再是低8位的地址信號，而是指令數據信號，當然地址信號與指令數據信號之間有一段緩沖的過(guò)度時(shí)間，這就要求，在S2其間必須把低8位的地址信號鎖存起來(lái)，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，而沒(méi)有指令數據信號，整個(gè)機器周期地址信號都是有效的，因而無(wú)需鎖存這一地址信號。

從外部程序存儲器讀取指令，必須有兩個(gè)信號進(jìn)行控制，除了上述的ALE信號，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(kāi)始有效，直到將地址信號送出和外部程序存儲器的數據讀入CPU后方才失效。而又從S4P2開(kāi)始執行第二個(gè)讀指令操作。

·外部數據存儲器(RAM)讀時(shí)序

右圖8051外部數據存儲器讀寫(xiě)時(shí)序圖，從ROM中讀取的需執行的指令，而CPU對外部數據存儲的訪(fǎng)問(wèn)是對RAM進(jìn)行數據的讀或寫(xiě)操作，屬于指令的執行周期，值得一提的是，讀或寫(xiě)是兩個(gè)不同的機器周期，但他們的時(shí)序卻是相似的，我們只對RAM的讀時(shí)序進(jìn)行分析。

上一個(gè)機器周期是取指階段，是從ROM中讀取指令數據，接著(zhù)的下個(gè)周期才開(kāi)始讀取外部數據存儲器RAM中的內容。

在S4結束后，先把需讀取RAM中的地址放到總線(xiàn)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RD選通脈沖有效時(shí)，將RAM的數據通過(guò)P0數據總線(xiàn)讀進(jìn)CPU。第二個(gè)機器周期的ALE信號仍然出現，進(jìn)行一次外部ROM的讀操作，但是這一次的讀操作屬于無(wú)效操作。

對外部RAM進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，CPU輸出的則是WR(寫(xiě)選通信號)，將數據通過(guò)P0數據總線(xiàn)寫(xiě)入外部存儲中。