51單片機(jī)Keil C延時程序的簡單研究
2019-11-17 05:44:38
供稿：網(wǎng)友
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應(yīng)用單片機(jī)的時候，經(jīng)常會碰到需要短時間延時的情況。需要的延時時間很短，一般都是幾十到幾百微妙(us)。有時候還需要很高的精度，比如用單片機(jī)驅(qū)動DS18B20的時候，誤差容許的范圍在十幾u(yù)s以內(nèi)，不然很輕易出錯。這種情況下，用計時器往往有點小題大做。而在極端的情況下，計時器甚至已經(jīng)全部派上了別的用途。這時就需要我們另想別的辦法了。
以前用匯編語言寫單片機(jī)程序的時候，這個問題還是相對輕易解決的。比如用的是12MHz晶振的51，打算延時20us，只要用下面的代碼，就可以滿足一般的需要：
mov r0, #09h
loop: djnz r0, loop
51單片機(jī)的指令周期是晶振頻率的1/12，也就是1us一個周期。mov r0, #09h需要2個極其周期，djnz也需要2個極其周期。那么存在r0里的數(shù)就是(20-2)/2。用這種方法，可以非常方便的實現(xiàn)256us以下時間的延時。假如需要更長時間，可以使用兩層嵌套。而且精度可以達(dá)到2us，一般來說，這已經(jīng)足夠了。
現(xiàn)在，應(yīng)用更廣泛的毫無疑問是Keil的C編譯器。相對匯編來說，C固然有很多優(yōu)點，比如程序易維護(hù)，便于理解，適合大的項目。但缺點（我覺得這是C的唯一一個缺點了）就是實時性沒有保證，無法猜測代碼執(zhí)行的指令周期。因而在實時性要求高的場合，還需要匯編和C的聯(lián)合應(yīng)用。但是是不是這樣一個延時程序，也需要用匯編來實現(xiàn)呢？為了找到這個答案，我做了一個實驗。
用C語言實現(xiàn)延時程序，首先想到的就是C常用的循環(huán)語句。下面這段代碼是我經(jīng)常在網(wǎng)上看到的：
void delay2(unsigned char i)
{
for(; i != 0; i--);
}
到底這段代碼能達(dá)到多高的精度呢？為了直接衡量這段代碼的效果，我把 Keil C 根據(jù)這段代碼產(chǎn)生的匯編代碼找了出來：
; 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~~~一看才知道這個延時程序是多么的不準(zhǔn)點~~~光看主要的那四條語句，就需要6個機(jī)器周期。也就是說，它的精度頂多也就是6us而已，這還沒算上一條 lcall 和一條 ret。假如我們把調(diào)用函數(shù)時賦的i值根延時長度列一個表的話，就是：
i delay time/us
0 6
1 12
2 18
...
因為函數(shù)的調(diào)用需要2個時鐘周期的lcall，所以delay time比從函數(shù)代碼的執(zhí)行時間多2。順便提一下，有的朋友寫的是這樣的代碼：
void delay2(unsigned char i)
{
unsigned char a;
for(a = i; a != 0; a--);
}
可能有人認(rèn)為這會生成更長的匯編代碼來，但是事實證實：
; 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)
其生成的代碼是一樣的。不過這的確不是什么好的習(xí)慣。因為這里實在沒有必要再引入多余的變量。我們繼續(xù)討論正題。有的朋友為了得當(dāng)更長的延時，甚至用了這樣的代碼：
void delay2(unsigned long i)
{
for(; i != 0; i--);
}
這段代碼產(chǎn)生的匯編代碼是什么樣子的？其實不用想也知道它是如何恐怖的$#^%&%$......讓我們看一看：
; 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
