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      c語言delay的用法

      時間: 長思709 分享

        在單片機應(yīng)用中,經(jīng)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(qū)動DS18B20時,誤差容許的范圍在十幾μs以內(nèi),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(jīng)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。下面小編就和大家分享下c語言delay的用法

        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(huán)延時時間t=2X+3(X為裝入寄存器R0的時間常數(shù))[2]。這樣,存入R0里的數(shù)初始化為8即可,其精度可以達(dá)到1 μs。用這種方法,可以非常方便地實現(xiàn)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(dāng)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(fù)雜一點的程序就更難讀懂;而C語言在大多數(shù)情況下,其機器代碼生成效率和匯編語言相當(dāng),但可讀性和可移植性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過匯編語言,且C 語言還可以嵌入?yún)R編程序來解決高時效性的代碼編寫問題。就開發(fā)周期而言,中大型軟件的編寫使用C 語言的開發(fā)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(shè)計。經(jīng)實驗測試,使用unsigned char類型具有比unsigned int更優(yōu)化的代碼,在使用時應(yīng)該使用unsigned char作為延時變量。

        2 單層循環(huán)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(shù):

        void delay1(unsigned char i) {

        while(i );}

        主函數(shù):

        void main() {

        while(1) {

        delay1(i);

        }

        }

        使用Keil C51的反匯編功能,延時函數(shù)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(shè)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(shè)置斷點。經(jīng)過測試,第1次執(zhí)行到斷點處的時間為457 μs,再次執(zhí)行到該處的時間為531 μs,第3次執(zhí)行到斷點處的時間為605 μs,10次while循環(huán)的時間為74 μs,整個測試結(jié)果如圖2所示。

        圖2 使用i--方式測試仿真結(jié)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(huán)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(shù)保持不變,delay1函數(shù)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(jié)果:

        C:0x00E3DFFEDJNZR7,

        C:00E3C:0x00E522RET

        比較發(fā)現(xiàn),--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(zhí)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(dá)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(zhí)行到斷點處的時間為437 μs,再次執(zhí)行到該處的時間為465 μs,第3次執(zhí)行到斷點處的時間為493 μs,10次while循環(huán)的時間為28 μs,整個測試結(jié)果如圖3所示。

        圖3 使用--i方式測試仿真結(jié)果圖

        調(diào)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(huán)為28 μs是由于外層循環(huán)造成的,其精度可以達(dá)到2 μs。在設(shè)計時應(yīng)該考慮參數(shù)傳遞和RET語句執(zhí)行所需要的時間周期。實驗分析發(fā)現(xiàn),for語句使用--i方式,同樣能夠達(dá)到與匯編代碼相同的精度。i取不同值時延時仿真結(jié)果如圖4所示。

        圖4 i取不同值時延時仿真結(jié)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(huán)方式是不能完成的。此時,只能使用多層循環(huán)方式,那么多重循環(huán)條件下,C程序的精度如何呢?下面是一個使用for語句實現(xiàn)1 s延時的函數(shù)。

        延時函數(shù)

        void delay1s(void) {

        for(k=100;k>0;k--) //定時1 s

        for(i=20;i>0;i--)

        for(j=248;j>0;j--);

        }

        主函數(shù)調(diào)用延時函數(shù)代碼段:

        while(1) {

        delay1s();

        scond+=1;

        }

        為了直接衡量這段代碼的效果,利用Keil C找出這段代碼產(chǎn)生的匯編代碼:

        C:0x00B37002JNZ

        C:00B7C:0x00B5150CDEC0x0C

        C:0x00B7E50DMOVA,0x0D

        C:0x00B9450CORLA,0x0C

        C:0x00BB70DEJNZC:009B

        C:0x00BDE50BMOVA,0x0B

        C:0x00BF150BDEC0x0B

        C:0x00C17002JNZC:00C5

        C:0x00C3150ADEC0x0A

        C:0x00C5E50BMOVA,0x0B

        C:0x00C7450AORLA,0x0A

        C:0x00C970CAJNZC:0095

        C:0x00CB22RET

        分析匯編代碼,其他匯編代碼使用的不是DJNZ跳轉(zhuǎn)方式,而是DEC和JNZ語句來實現(xiàn)循環(huán)判斷。1條JNZ指令要花費2個時鐘周期,3條指令就需要6個機器周期,MOV指令和DEC指令各需要1小時鐘周期,1個時鐘周期按1 μs算,其精度最多達(dá)到8 μs,最后加上一條LCALL和一條RET語句,所以整個延時精度較差[4]。

        利用Keil C的測試工具,在一處設(shè)置一個斷點。第1次執(zhí)行到中斷處的時間為0.000 513 s,第2次執(zhí)行到中斷處的時間為1.000 922 s,時間延遲為1.000 409 s,測試結(jié)果如圖5所示。對于上面的3種循環(huán)嵌套,循環(huán)次數(shù)為100×20×248=496 000,每次循環(huán)的時間約為2 μs。

        圖5 三重嵌套循環(huán)1 s實現(xiàn)時間測試結(jié)果

        為獲取與匯編語言延時的差距,同樣進行1 s的延時,程序代碼段如下:

        LCALL DELY1S

        INC Second

        DELY1S:MOV R5,#100

        D2:MOV R6,#20

        D1:MOV R7,#248

        DJNZ R7,$

        DJNZ R6,D1

        DJNZ R5,D2

        RET

        通過Keil C51測試,其實際延遲時間為0.997 943 s。雖然C語言實現(xiàn)延時方式的匯編代碼復(fù)雜度增加,但是與匯編語言實現(xiàn)的方式性能差距并不大。

        4 總結(jié)

        匯編語言在實時性方面具有較大的優(yōu)越性,雖然使用Keil C51可以在C語言程序中嵌入?yún)R編代碼,但是復(fù)雜度明顯提高。實驗證明,只要合理地運用C語言,在延時編程方面就可以達(dá)到與匯編語言相近的精度。為了獲得精確的時間延遲,可通過Keil C工具的仿真功能,調(diào)整延遲量,從而得到較理想的結(jié)果。

      c語言delay的用法

      在單片機應(yīng)用中,經(jīng)常會遇到需要短時間延時的情況,一般都是幾十到幾百s,并且需要很高的精度(比如用單片機驅(qū)動DS18B20時,誤差容許的范圍在十幾s以內(nèi),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
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