晶振的作用是什么?

晶振的作用是什么?

不管是无源晶振还是有源晶振,晶振的作用就是为时钟芯片提供时钟信号源。

为什么芯片需要时钟信号?

打个比方,在城市交通路口,我们需要红绿灯指挥交通。在车流拥挤的十字路口,若红绿灯瘫痪了,会怎样?不言而喻,交通瘫痪。同理,晶振的作用就是为芯片的所有指令程序提供时序指引。在电子数码设备实现任一功能的时候,比如蓝牙配对连接、WIFI无线数据传输、GPS定位、音频视频数据处理、面部识别、二维码扫描等,CPU都要进行大量数据运算,每个复杂指令的实现都涉及时钟周期、机器周期及指令周期的顺利完成。

时钟周期

即振荡周期或晶振周期,指的是晶振单位时间发出的脉冲数。如12Mhz晶振的时钟周期为1/ f =1/12Mhz,也就是1/12微秒。时钟周期是计算机中最基本、最小的时间单位。在51单片机中把一个时钟周期定义为一个节拍(P),二个节拍定义为一个状态周期(S)。

机器周期

在计算机中,为了便于管理,经常会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。在标准的51单片机中,一般情况下一个机器周期等于12个时钟周期,也就是机器周期=12*时钟周期,如果是12MHZ,那么机器周期=1微秒。单片机工作时,是一条一条地从ROM中提取指令,然后一步一步的执行。单片机访问一次存储器的时间,称之为一个机器周期,这是一个时间基准。机器周期不仅对于指令执行起着重要作用义,而且机器周期也是单片机定时器和计数器的时间基准,例如一个单片机若选择12MHz晶振,那么当定时器的数值加1时,实际经过的时间就是1us,这就是单片机的定时原理。

指令周期

指令周期是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,所需的机器周期数也不同。对于一些简单的的单字节指令,在提取指令周期中,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。而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。

由以上可见,若晶振的作用不稳定或失效,CPU也将无法正常工作,最终导致数码产品的功能无法实现。我们称之为“坏了”。“千里之堤,毁于蚁穴”用在这里再恰当不过。

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