用C語言實現精確的延時

怎么用C語言做單片機的精確延時在單片機應用中，經常會遇到需要短時間延時的情況，一般都是幾十到幾百μs，并且需要很高的精度(比如用單片機驅動DS18B20時，誤差容許的范圍在十幾μs以內，不然很容易出錯)；而某些情況下延時時間較長，用計時器往往有點小題大做。另外在特殊情況下，計時器甚至已經全部用于其他方面的定時處理，此時就只能使用軟件定時了[1]。1??C語言程序延時??Keil C51的編程語言常用的有2種： 一種是匯編語言；另一種是C 語言。用匯編語言寫單片機程序時，精確時間延時是相對容易解決的。比如，用的是晶振頻率為12 MHz的AT89C51，打算延時20 μs，51單片機的指令周期是晶振頻率的1/12，即一個機器周期為1 μs；“MOV R0,#X”需要2個機器周期，DJNZ也需要2個機器周期，單循環延時時間t=2X+3(X為裝入寄存器R0的時間常數)[2]。這樣，存入R0里的數初始化為8即可，其精度可以達到1 μs。用這種方法，可以非常方便地實現512 μs以下時間的延時。如果需要更長時間，可以使用兩層或更多層的嵌套，當然其精度誤差會隨著嵌套層的增加而成倍增加。??雖然匯編語言的機器代碼生成效率很高，但可讀性卻并不強，復雜一點的程序就更難讀懂；而C語言在大多數情況下，其機器代碼生成效率和匯編語言相當，但可讀性和可移植性卻遠遠超過匯編語言，且C 語言還可以嵌入匯編程序來解決高時效性的代碼編寫問題。就開發周期而言，中大型軟件的編寫使用C 語言的開發周期通常要比匯編語言短很多，因此研究C語言程序的精確延時性能具有重要的意義。??C程序中可使用不同類型的變量來進行延時設計。經實驗測試，使用unsigned char類型具有比unsigned int更優化的代碼，在使用時應該使用unsigned char作為延時變量。2??單層循環延時精度分析??下面是進行μs級延時的while程序代碼。??延時函數：??void delay1(unsigned char i) {? ? while(i );}??主函數：??void main() { ? ? while(1) {? ?? ?delay1(i);? ? }??}??使用Keil C51的反匯編功能，延時函數的匯編代碼如下：??C:0x00E6AE07MOVR6,0x07??C:0x00E81FDECR7??C:0x00E9EEMOVA,R6??C:0x00EA70FAJNZC:00E6??C:0x00EC22RET圖1??斷點設置位置圖??通過對i賦值為10，在主程序中圖1所示的位置設置斷點。經過測試，第1次執行到斷點處的時間為457 μs，再次執行到該處的時間為531 μs，第3次執行到斷點處的時間為605 μs，10次while循環的時間為74 μs，整個測試結果如圖2所示。圖2??使用i--方式測試仿真結果圖??通過對匯編代碼分析，時間延遲t=7X+4(其中X為i的取值)。測試表明，for循環方式雖然生成的代碼與用while語句不大一樣，但是這兩種方法的效率幾乎相同。C語言中的自減方式有兩種，前面都使用的是i--的方式，能不能使用--i方式來獲得不同的效果呢？將前面的主函數保持不變，delay1函數修改為下面的方式：??void delay1(unsigned char i) {? ? while(--i);}??同樣進行反匯編，得到如下結果：??C:0x00E3DFFEDJNZR7, ??C:00E3C:0x00E522RET??比較發現，--i的匯編代碼效率明顯高于i--方式。由于只有1條語句DJNZ，執行只需要2個時鐘周期， 1個時鐘周期按1 μs計算，其延時精度為2 μs；另外，RET需要2個時鐘周期，能夠達到匯編語言代碼的效率。按前面的測試條件進行測試，第1次執行到斷點處的時間為437 μs，再次執行到該處的時間為465 μs，第3次執行到斷點處的時間為493 μs，10次while循環的時間為28 μs，整個測試結果如圖3所示。圖3??使用--i方式測試仿真結果圖??調整i的取值，i取8時延時時間為24 μs，i取9時延時時間為26 μs。通過分析得出，10次循環為28 μs是由于外層循環造成的，其精度可以達到2 μs。在設計時應該考慮參數傳遞和RET語句執行所需要的時間周期。實驗分析發現，for語句使用--i方式，同樣能夠達到與匯編代碼相同的精度。i取不同值時延時仿真結果如圖4所示。圖4??i取不同值時延時仿真結果圖3??多重嵌套下的C程序延時??在某些情況下，延時較長，僅使用單層循環方式是不能完成的。此時，只能使用多層循環方式，那么多重循環條件下，C程序的精度如何呢？下面是一

總結

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