１ 前语
单片机内部一般有若干个守时器。如８０５１单片机内部有守时器０和守时器１。在守时器计数溢出时，便向ＣＰＵ宣布中止请求。当ＣＰＵ正在履行某指令或某中止服务程序时，它呼应守时器溢出中止往往推迟一段时刻。这种延时虽对单片机低频操控系统影响甚微，但对单片机高频操控系统的实时操控精度却有较大的影响，有时还或许构成操控事端。为扩展单片机的使用规模，本文介绍它的守时器溢出中止与ＣＰＵ呼应中止的时刻差错、补偿差错的办法和实例。
２ 差错原因、巨细及特色
发生单片机守时器溢出中止与ＣＰＵ呼应中止的时刻差错有两个原因。一是守时器溢出中止信号时，ＣＰＵ正在履行某指令；二是守时器溢出中止信号时，ＣＰＵ正在履行某中止服务程序。
２．１． ＣＰＵ正在履行某指令时的差错及巨细
因为ＣＰＵ正在履行某指令，因而它不能及时呼应守时器的溢出中止。当ＣＰＵ履行此指令后再呼应中止所推迟的最长时刻为该指令的指令周期，即差错的最大值为履行该指令所需的时刻。因为各指令都有对应的指令周期，因而这种差错将因ＣＰＵ正在履行指令的不同而不同。如守时器溢出中止时，ＣＰＵ正在履行指令ＭＯＶ Ａ， Ｒｎ，其最大差错为１个机器周期。而履行指令ＭＯＶ Ｒｎ， ｄｉｒｅｃｔ时，其最大差错为２个机器周期。当ＣＰＵ正在履行乘法 或除法指令 时，最大时刻差错可达４个机器周期。在８０５１单片机指令系统中，大都指令的指令周期为１～２个机器周期，因而最大时刻差错一般为１～２个机器周期。若振动器振动频率为ｆｏｓｃ，ＣＰＵ正在履行指令的机器周期数为Ｃｉ，则最大时刻差错为Δｔｍａｘ１＝１２／ｆｏｓｃ×Ｃｉ（ｕｓ）。例如ｆｏｓｃ＝１２ＭＨＺ，ＣＰＵ正在履行乘法指令（Ｃｉ＝４），此刻的最大时刻差错为：
Δｔｍａｘ１＝１２／ｆｏｓｃ×Ｃｉ＝１２／（１２×１０６）×４＝４×１０－６（ｓ）＝４（μｓ）
２．２ ＣＰＵ正在履行某中止服务的程序时的差错及巨细
守时器溢出中止信号时，若ＣＰＵ正在履行同级或高优先级中止服务程序，则它仍需持续履行这些程序，不能及时呼应守时器的溢出中止请求，其推迟时刻由中止搬运指令周期Ｔ１、中止服务程序履行时刻Ｔ２、中止回来指令的指令周期Ｔ３及中止回来原断点后履行下一条指令周期Ｔ４（如乘法指令）组成。中止搬运指令和中止回来指令的指令周期都别离为２个机器周期。中止服务程序的履行时刻为该程序所含指令的指令周期的总和。因而，最大时刻差错Δｔｍａｘ２为：
Δｔｍａｘ２＝（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）１２／ｆｏｓｃ＝（２＋Ｔ２＋２＋４）１２／ ｆｏｓｃ＝１２（Ｔ２＋８）／ ｆｏｓｃ
若设ｆｏｓｃ＝１２ＭＨＺ，则最大时刻差错为：
Δｔｍａｘ２＝１２（Ｔ２＋８）／ ｆｏｓｃ ＝１２（Ｔ２＋８）／１２×１０６＝（Ｔ２＋８）×１０－６（ｓ）＝Ｔ２＋８（μｓ）。
因为上式中Ｔ２一般大于８，因而，这种时刻差错一般取决于正在履行的中止服务程序。当ＣＰＵ正在履行中止回来指令ＲＥＴＩ、或正在读写ＩＥ或ＩＰ指令时，这种差错在５个机器周期内。
２．３ 差错非固定性特色
守时器溢出中止与ＣＰＵ呼应中止的时刻差错具有非固定性特色。即这种差错因ＣＰＵ正在履行指令的不同而有相当大的差异。如ＣＰＵ正在履行某中止服务程序，这种差错将远远大于履行一条指令时的差错。后者差错或许是前者差错的几倍、几十倍、乃至更大。如相同只履行一条指令，这种差错也有较大的不同。如履行乘法指令ＭＵＬ ＡＢ 比履行ＭＯＶ Ａ， Ｒｎ指令的时刻差错增加了３个机器周期。这种差错的非固定不只给差错剖析带来不方便，一起也给差错补偿带来困难。
３ 差错补偿办法
因为守时器发生溢出中止与ＣＰＵ呼应中止请求的时刻差错具有非固定性，因而，这种差错很难用惯例办法补偿。为此，本文介绍一种新办法。现介绍该办法的基本思路、守时器新初值及使用状况。
３．１ 基本思路
为使守时器溢出中止与ＣＰＵ呼应中止完成同步，该办法针对中止呼应与中止请求的时刻差错，对守时器原有的计数初值进行修正，以延伸守时器计数时刻，然后补偿差错。在该办法中，当守时器溢出中止得到呼应后，即中止守时器的计数，并读出计数值。该计数值是守时器溢出后，从头从ＯＯＨ开端每个机器周期持续加１所计的值。然后，将这个值与守时器的中止计数时刻求和。若在守时器原计数初值中减去这个和构成新计数初值，则守时器能在新计数初值下使溢出中止与ＣＰＵ呼应中止完成同步，然后到达差错的补偿要求。
３．２ 守时器新计数初值
若守时器为计数办法，操作办法为１，则计数器初值Ｘ０＝２１６－ｔ０×ｆｏｓｃ／１２。式中ｆｏｓｃ为振动器的振动频率。ｔ０为需求守时的时刻，也为中止的间隔时刻。Ｘ０为守时器原计数初值。在对守时器溢出中止与ＣＰＵ呼应中止时刻差错进行补偿时，守时器的新计数初值Ｘ１为：
Ｘ１＝２１６－ｔ３× ｆｏｓｃ／１２
ｔ３＝ｔ０＋ｔ１＋ｔ２
式中ｔ０为中止间隔时刻。ｔ１为守时器中止计数时刻，该时刻为守时器中止计数到从头启动计数之间一切程序指令周期数的总和。ｔ２为守时器溢出中止后，从头从ＯＯＨ开端直至计数器中止时计的值。在差错补偿中，若将守时器计数初值Ｘ１替代Ｘ０，则可使守时器下次的溢出中止与ＣＰＵ呼应中止完成同步。
３．３ 实例
要求补偿守时器每１ｍｓ发生一次溢出中止时的中止呼应推迟的差错。若振动器振动频率ｆｏｓｃ＝１２ＭＨＺ，守时器作业在计数办法，作业形式为１，则补偿中止呼应时刻差错时的守时器新初值Ｘ１为：
Ｘ１＝２１６－ｔ３× ｆｏｓｃ／１２＝２１６－（ｔ０＋ ｔ１）－ ｔ２＝２１６－（１０００＋ １３）－ ｔ２
差错补偿程序为：
……
０ ＣＬＲ ＥＡ ；关ＣＰＵ中止
１ ＣＬＲ ＴＲｉ ；中止守时器计数
２ ＭＯＶ Ｒ０， ＃ＯＯＨ ；Ｒ０清零
３ ＭＯＶ Ｒ０， ＃ＬＯＷ（２１６） ；守时器最大计数值的低８位送Ｒ０
４ ＭＯＶ Ａ， Ｒ０
５ ＳＵＢＢ Ａ， ＃ＬＯＷ（１０００＋１３） ；２１６的低８位减去（ ｔ０＋ ｔ１）的低８位送累加器Ａ
６ ＳＵＢＢ Ａ， ＴＬｉ ；２１６的低８位减去（ ｔ０＋ ｔ１＋ ｔ２）的低８位送ＴＬｉ
７ ＭＯＶ ＴＬｉ， Ａ
８ ＭＯＶ Ｒ０， ＃ＯＯＨ ；Ｒ０清零
９ ＭＯＶ Ｒ０， ＃ＨＩＧＨ（２１６） ；２１６ 的高８位送Ｒ０
１０ ＭＯＶ Ａ， Ｒ０
１１ ＳＵＢＢ Ａ， ＃ＨＩＧＨ（１０００＋１３） ；２１６的高８位减去（ ｔ０＋ ｔ１）的高８位送Ａ
１２ ＳＵＢＢ Ａ， ＴＨｉ ；２１６的高８位减去（ ｔ０＋ ｔ１ ＋ｔ２）的高８位送Ａ
１３ ＭＯＶ ＴＨｉ， Ａ
１４ ＳＥＴＢ ＴＲｉ ；从头启动守时器
在上式和上段程序中，因为ｆｏｓｃ＝１２ＭＨＺ，中止间隔时刻为１ｍｓ，因而ｔ０的机器周期数为１０００。因为第１条指令到第１４条指令的指令周期的机器周期数之和为１３，因而，ｔ１为１３个机器周期。ＣＰＵ虽在履行第一条指令ＣＬＲ ＴＲｉ 后中止守时器计数，但在ＴＬｉ、ＴＨｉ中别离保存了ｔ２的低位数据和高位数据。
４ 结束语
因为本文介绍的差错补偿办法能对守时器溢出中止与ＣＰＵ呼应中止的非固定性时刻差错进行有用补偿，因而，该办法关于进步高频操控系统实时操控精度和扩展单片机使用规模都有较高的实用价值。
