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使用Keil C进行51单片机延时程序编写的几点心得

使用Keil C进行51单片机延时程序编写的几点心得

  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,比如用单片机驱动 DS18B20的时候,误差容许的范围在十几us以内,不然很容易出错。这种情况下,用计时器往往有点小题大做。而在极端的情况下,计时器甚至已经全部派上了别的用途。这时就需要我们另想别的办法了。

本文引用地址:

  以前用汇编语言写单片机程序的时候,这个问题还是相对容易解决的。比如用的是12MHz晶振的51,打算延时20us,只要用下面的代码,就可以满足一般的需要:

  mov   r0, #09h

  loop:  djnz  r0, loop

  51 单片机的指令周期是晶振频率的1/12,也就是1us一个周期。mov r0, #09h需要2个极其周期,djnz也需要2个极其周期。那么存在r0里的数就是(20-2)/2。用这种方法,可以非常方便的实现256us以下时间的延时。如果需要更长时间,可以使用两层嵌套。而且精度可以达到2us,一般来说,这已经足够了。

  现在,应用更广泛的毫无疑问是Keil的C编译器。相对汇编来说,C固然有很多优点,比如程序易维护,便于理解,适合大的项目。但缺点(我觉得这是C的唯一一个缺点了)就是实时性没有保证,无法预测代码执行的指令周期。因而在实时性要求高的场合,还需要汇编和C的联合应用。但是是不是这样一个延时程序,也需要用汇编来实现呢?为了找到这个答案,我做了一个实验。

  用C语言实现延时程序,首先想到的就是C常用的循环语句。下面这段代码是我经常在网上看到的:

  void delay2(unsigned char i)

  {

  for(; i != 0; i--);

  }

  到底这段代码能达到多高的精度呢?为了直接衡量这段代码的效果,我把 Keil C 根据这段代码产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~~~光看主要的那四条语句,就需要6个机器周期。也就是说,它的精度顶多也就是6us而已,这还没算上一条 lcall 和一条 ret。如果我们把调用函数时赋的i值根延时长度列一个表的话,就是:

  i  delay time/us

  0  6

  1  12

  2  18

  .....

  因为函数的调用需要2个时钟周期的lcall,所以delay time比从函数代码的执行时间多2。顺便提一下,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--);

  }

  可能有人认为这会生成更长的汇编代码来,但是事实证明:

  ; 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)

  其生成的代码是一样的。不过这的确不是什么好的习惯。因为这里实在没有必要再引入多余的变量。我们继续讨论正题。有的朋友为了得当更长的延时,甚至用了这样的代码:

  void delay2(unsigned long i)

  {

  for(; i != 0; i--);

  }

  这段代码产生的汇编代码是什么样子的?其实不用想也知道它是如何恐怖的$#^%%$.。..。.让我们看一看:

  ; 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)

  呵呵,这倒是的确可以延迟很长时间~~~但是毫无精度可言了。

  那么,用C到底能不能实现精确的延时呢?我把代码稍微改了一下:

  void delay1(unsigned char i)

  {

  while(i--);

  }

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