單片機(jī)C語言精確延時(shí)分析

前陣子 琢磨了 ds18b20 溫度測(cè)控芯片 一直對(duì)單片機(jī)的延時(shí)問題 留有疑惑 花了一下午時(shí)間 用 keil 逐步調(diào)試和proteus 仿真 對(duì)延時(shí)問題 做了一些分析

通常 單片機(jī)在對(duì)時(shí)間要求精確的情況下 會(huì)使用匯編 來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的模塊 通過計(jì)算其相應(yīng)的機(jī)器周期 命令執(zhí)行周期 可以得到精確的時(shí)間控制

C語言下 常用的延時(shí) 方法 有 for 循環(huán) 和 while() 循環(huán) 和 定時(shí)器延時(shí)

但是使用 for 循環(huán) 得到的延時(shí)效果 不夠精確 執(zhí)行一次 可能會(huì)有 10多us 原因已經(jīng)有人 做了分析
一般單片機(jī) C語言編程 需要經(jīng)過 編譯 將其 轉(zhuǎn)為 匯編代碼后 再生成16進(jìn)制文件

在keil 下 點(diǎn)擊菜單欄 flash -> Configure Flash tools 打開 options 窗口 在 listing下
勾選 assembly Code 選項(xiàng) 可以查看C語言編譯生成的 .lst 匯編文件

而for循環(huán) 編譯生成的 匯編代碼 執(zhí)行周期較長 不適合做精確延時(shí) 這里不做討論 詳見:51單片機(jī) Keil C 延時(shí)程序的簡(jiǎn)單研究

1. while(i--) 循環(huán)

編譯后對(duì)應(yīng)的 匯編代碼如下：

;---- Variable 'i' assigned to Register 'R6/R7' ----

0007 ?C0001:
0007 EF MOV A,R7
0008 1F DEC R7
0009 AC06 MOV R4,AR6
000B 7001 JNZ ?C0041
000D 1E DEC R6
000E ?C0041:
000E 4C ORL A,R4
000F 70F6 JNZ ?C0001
0011 ?C0002:
0011 ?C0003:
0011 22 RET

這里為 i 為unsigned int 情況下的編譯結(jié)果 通過計(jì)算其 執(zhí)行周期可得 執(zhí)行一次所需時(shí)間為 9us

當(dāng) i 為 unsigned char 無符號(hào)字符串 時(shí), 執(zhí)行一次為6us ; (本數(shù)據(jù)皆為在keil 4 編譯器 12Mhz 晶震下獲得 )
當(dāng) i 為 unsigned int 無符號(hào)字符串 時(shí), 執(zhí)行一次為 9us ;

2. while (--i)循環(huán)

編譯后對(duì)應(yīng)的 匯編代碼如下：

;---- Variable 'i' assigned to Register 'R7' ----

0000 ?C0004:
0000 DFFE DJNZ R7,?C0004
0002 ?C0006:
0002 22 RET
這里為 i 為unsigned char 情況下的編譯結(jié)果 通過計(jì)算其 執(zhí)行周期可得 執(zhí)行一次所需時(shí)間為 2us

當(dāng) i 為 unsigned char 無符號(hào)字符串 時(shí), 執(zhí)行一次 為 2us ;
當(dāng) i 為 unsigned int 無符號(hào)字符串 時(shí), 執(zhí)行一次 需要 8us ;

3. 通過 定時(shí)器 計(jì)時(shí)

前兩種方法 都忽略了當(dāng)執(zhí)行到該程序時(shí)需要的跳轉(zhuǎn)時(shí)間
一般在代碼中 延時(shí)函數(shù) 都會(huì)單獨(dú)寫成一個(gè)函數(shù) 比如：

// 延時(shí)函數(shù)
void delay(uint t)//每次9us
{
while(t--);
}

方便其他函數(shù)調(diào)用 但是在其他函數(shù)調(diào)用的過程中 跳轉(zhuǎn)也需要幾微秒的時(shí)間 所以當(dāng)延時(shí)時(shí)間很小時(shí) 可以直接用
_nop_() （1us）; 替代 或者直接 用 while(--i); 不要調(diào)用函數(shù)

定時(shí)器計(jì)時(shí) 時(shí) 尤其不能忽略這種因素 程序跳轉(zhuǎn)需要的時(shí)間 配置 TH0 TL0 TMOD 等指令都會(huì)耗費(fèi)時(shí)間 如果較短時(shí)間的延時(shí) 當(dāng)然不適合用這種方法 還需要注意的是 不要將TH0 TL0 的初值計(jì)算過程 寫在計(jì)時(shí)函數(shù)里
因?yàn)門H0 TL0計(jì)算 過程涉及到 乘除法 一個(gè)指令就可能耗費(fèi) 幾百us 當(dāng)然定時(shí)的結(jié)果 是錯(cuò)誤的
應(yīng)該在調(diào)用 計(jì)時(shí)函數(shù)前 先計(jì)算好 TH0 TL0 再傳參給計(jì)時(shí)函數(shù)

eg.
void timer(uint th0,uint tl0)
{
TMOD = 0x01; //啟用T0 計(jì)時(shí)器 工作方式1
TH0 = th0;
TL0 = tl0;
EA = 0;//禁止中斷
ET0 =0;
TR0 = 1; //開始T0計(jì)數(shù)
while( TF0 == 0 );
TF0 = 0; // 清除T0 溢出標(biāo)志位
TR0 = 0; //關(guān)閉T0計(jì)數(shù)

}