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51单片机延时程序的简略研讨

应用单片机的时候,经常会遇到需要短时间延时的情况。需要的延时时间很短,一般都是几十到几百微妙(us)。有时候还需要很高的精度,比如…

运用单片机的时分,常常会遇到需求短时刻延时的状况。需求的延时时刻很短,一般都是几十到几百奇妙(us)。有时分还需求很高的精度,比方用单片机驱动DS18B20的时分,夺冠容许的范围在十几us以内,否则很简略犯错。这种状况下,用计时器往往有点小题大做。而在极点的状况下,计时器乃至现已悉数派上了其他用处。这时就需求咱们另想其他办法了。

  曾经用汇编言语写单片机程序的时分,这个问题仍是相对简略处理的。比方用的是12MHz晶振的51,计划延时20us,只需用下面的代码,就能够分量一般的需求:
    mov   r0, #09h
loop:  djnz  r0, loop

51单片机指令周期是晶振频率的1/12,也便是1us一个周期。mov r0, #09h需求2个极端周期,djnz也需求2个极端周期。那么存在r0里的数便是(20-2)/2。用这种办法,能够十分便利的完成256us以下时刻的延时。假如需求更长时刻,能够运用两层嵌套。并且精度能够到达2us,一般来说,这现已足够了。
  现在,运用更广泛的毫无疑问是Keil的C编译器。相对汇编来说,C固然有许多长处,比方程序易保护,便于了解,合适大的项目。但缺陷(我觉得这是C的仅有一个缺陷了)便是实时性没有确保,无法猜测代码碑文的指令周期。因而在实时性要求高的场合,还需求汇编和C的联合运用。可是是不是这样一个延时程序,也需求用汇编来完成呢?为了找到这个答案,我做了一个试验。
  用C言语完成延时程序,首要想到的便是C常用的循环查办。下面这段代码是我常常在网上看到的:

void delay2(unsigned char i)
{
  for(; i != 0; i–);
}

究竟这段代码能到达多高的精度呢?为了直接衡量这段代码的作用,我把 Keil C 依据这段代码发生的汇编代码找了出来:

; FUNCTION _delay2 (BEGIN)
                      ; SOURCE LINE # 18
;—- Variable “i” assigned to Register “R7” —-
                      ; SOURCE LINE # 19
                      ; SOURCE LINE # 20
0000     ?C0007:
0000 EF        MOV   A,R7
0001 6003       JZ   ?C0010
0003 1F        DEC   R7
0004 80FA       SJMP  ?C0007
                      ; SOURCE LINE # 21
0006     ?C0010:
0006 22        RET  
       ; FUNCTION _delay2 (END)

真是不看不知道~~~一看才知道这个延时程序是多么的不准点~~~光看首要的那四条查办,就需求6个机器周期。也便是说,它的精度顶多也便是6us罢了,这还没算上一条 lcall 和一条 ret。假如咱们把调用函数时赋的i值根延时长度列一个表的话,便是:
i  delay time/us
0  6
1  12
2  18

由于函数的调用需求2个时钟周期的lcall,所以delay time比从函数代码的碑文时刻多2。趁便提一下,有的朋友写的是这样的代码:

void delay2(unsigned char i)
{
  unsigned char a;
  for(a = i; a != 0; a–);
}

或许有人以为这会生成更长的汇编代码来,可是事实证明:

; FUNCTION _delay2 (BEGIN)
                      ; SOURCE LINE # 18
;—- Variable “i” assigned to Register “R7” —-
                      ; SOURCE LINE # 19
                      ; SOURCE LINE # 21
;—- Variable “a” assigned to Register “R7” —-
0000     ?C0007:
0000 EF        MOV   A,R7
0001 6003       JZ   ?C0010
0003 1F        DEC   R7
0004 80FA       SJMP  ?C0007
                      ; SOURCE LINE # 22
0006     ?C0010:
0006 22        RET  
       ; FUNCTION _delay2 (END)

其生成的代码是相同的。不过这确实不是什么好的习气。由于这儿真实没有必要再引进剩余的变量。咱们持续评论正题。有的朋友为了妥当更长的延时,乃至用了这样的代码:

void delay2(unsigned long i)
{
  for(; i != 0; i–);
}

这段代码发生的汇编代码是什么姿态的?其实不必想也知道它是怎么恐惧的$#^%&%$……让咱们看一看:

; FUNCTION _delay2 (BEGIN)
                      ; SOURCE LINE # 18
0000 8F00    R   MOV   i+03H,R7
0002 8E00    R   MOV   i+02H,R6
0004 8D00    R   MOV   i+01H,R5
0006 8C00    R   MOV   i,R4
                      ; SOURCE LINE # 19
                      ; SOURCE LINE # 20
0008     ?C0007:
0008 E4        CLR   A
0009 FF        MOV   R7,A
000A FE        MOV   R6,A
000B FD        MOV   R5,A
000C FC        MOV   R4,A
000D AB00    R   MOV   R3,i+03H
000F AA00    R   MOV   R2,i+02H
0011 A900    R   MOV   R1,i+01H
0013 A800    R   MOV   R0,i
0015 C3        CLR   C
0016 120000   E   LCALL  ?C?ULCMP
0019 601A       JZ   ?C0010
001B E500    R   MOV   A,i+03H
001D 24FF       ADD   A,#0FFH
001F F500    R   MOV   i+03H,A
0021 E500    R   MOV   A,i+02H
0023 34FF       ADDC  A,#0FFH
0025 F500    R   MOV   i+02H,A
0027 E500    R   MOV   A,i+01H
0029 34FF       ADDC  A,#0FFH
002B F500    R   MOV   i+01H,A
002D E500    R   MOV   A,i
002F 34FF       ADDC  A,#0FFH
0031 F500    R   MOV   i,A
0033 80D3       SJMP  ?C0007
                      ; SOURCE LINE # 21
0035     ?C0010:
0035 22        RET  
       ; FUNCTION _delay2 (END)

,这倒是确实能够推迟很长时刻~~~可是毫无精度可言了。
  那么,用C究竟能不能完成准确的延时呢?我把代码略微改了一下:

void delay1(unsigned char i)
{
  while(i–);
}

由于依据经历,越简练的C代码往往也能得出越简练的机器代码。那这样成果怎么呢?把它生成的汇编代码拿出来看一看就知道了。满怀希望的我按下了“Build target”键,成果冲击是巨大的:

; FUNCTION _delay1 (BEGIN)
                      ; SOURCE LINE # 13
;—- Variable “i” assigned to Register “R7” —-
                      ; SOURCE LINE # 14
0000     ?C0004:
                      ; SOURCE LINE # 15
0000 AE07       MOV   R6,AR7
0002 1F        DEC   R7
0003 EE        MOV   A,R6
0004 70FA       JNZ   ?C0004
                      ; SOURCE LINE # 16
0006     ?C0006:
0006 22        RET  
       ; FUNCTION _delay1 (END)

观赏生成的代码跟用for查办是不大相同,不过我能够毫无疑问的说,这两种办法的功率是相同的。好像到此为止了,由于我真实想不出来历程序还有什么简化的地步。看来我就要得出来这个序幕了:“假如需求us级的延时精度,需求时用汇编言语。”可是真的是这样吗?我仍是不甘心。由于我不相信大名鼎鼎的 Keil C 编译器竟然连 djnz 都不会用???由于实际上程序体里只需求一句 loop: djnz r7, loop。近乎失望之际(往往人在这种状况下确能够迸发出来,哦呵~~~),我顺手改了一下:

void delay1(unsigned char i)
{
  while(–i);
}

心猿意马的编译,看源码:

; FUNCTION _delay1 (BEGIN)
                      ; SOURCE LINE # 13
;—- Variable “i” assigned to Register “R7” —-
                      ; SOURCE LINE # 14
0000     ?C0004:
                      ; SOURCE LINE # 15
0000 DFFE       DJNZ  R7,?C0004
                      ; SOURCE LINE # 16
0002     ?C0006:
0002 22        RET  
       ; FUNCTION _delay1 (END)

天~~~奇观呈现了……我想这个程序应该现已能够分量一般状况下的需求了。假如列个表格的话:
i  delay time/us
1  5
2  7
3  9

核算延时时刻时,现已算上了调用函数的lcall查办所花的2个时钟周期的时刻。

  总算,成果现已明了了。只需合理的运用,C仍是能够到达意想不到的作用。许多朋友诉苦C功率比汇编差了许多,其实假如对Keil C的编译原理有一个较深化的了解,是能够经过恰当的语法运用,让生成的C代码到达最优化。即便这看起来不大或许,但仍是有一些简略的准则可循的:1.尽量运用unsigned型的数据结构。2.尽量运用char型,真实不够用再用int,然后才是long。3.假如有或许,不要用浮点型。4.运用简练的代码,由于依照经历,简练的C代码往往能够生成简练的方针代码(观赏不是在所有的状况下都建立)。5…想不起来了,哦呵~~~

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