原创 51单片机 Keil C 延时程序的简单研究

2007-12-11 16:09 3111 3 3 分类: MCU/ 嵌入式
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。原文位置
  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:原文位置
    mov   r0, #09h原文位置
loop:  djnz  r0, loop原文位置
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。原文位置
  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。原文位置
  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:原文位置
void delay2(unsigned char i)原文位置
{原文位置
  for(; i != 0; i--);原文位置
}原文位置
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:原文位置
       ; FUNCTION _delay2 (BEGIN)原文位置
                      ; SOURCE LINE # 18原文位置
;---- Variable "i" assigned to Register "R7" ----原文位置
                      ; SOURCE LINE # 19原文位置
                      ; SOURCE LINE # 20原文位置
0000     ?C0007:原文位置
0000 EF        MOV   A,R7原文位置
0001 6003       JZ   ?C0010原文位置
0003 1F        DEC   R7原文位置
0004 80FA       SJMP  ?C0007原文位置
                      ; SOURCE LINE # 21原文位置
0006     ?C0010:原文位置
0006 22        RET   原文位置
       ; FUNCTION _delay2 (END)原文位置
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:原文位置
i  delay time/us原文位置
0  6原文位置
1  12原文位置
2  18原文位置
...原文位置
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:原文位置
void delay2(unsigned char i)原文位置
{原文位置
  unsigned char a;原文位置
  for(a = i; a != 0; a--);原文位置
}原文位置
可能有人认为这会生成更长的汇编代码来,但是事实证明:原文位置
       ; FUNCTION _delay2 (BEGIN)原文位置
                      ; SOURCE LINE # 18原文位置
;---- Variable "i" assigned to Register "R7" ----原文位置
                      ; SOURCE LINE # 19原文位置
                      ; SOURCE LINE # 21原文位置
;---- Variable "a" assigned to Register "R7" ----原文位置
0000     ?C0007:原文位置
0000 EF        MOV   A,R7原文位置
0001 6003       JZ   ?C0010原文位置
0003 1F        DEC   R7原文位置
0004 80FA       SJMP  ?C0007原文位置
                      ; SOURCE LINE # 22原文位置
0006     ?C0010:原文位置
0006 22        RET   原文位置
       ; FUNCTION _delay2 (END)原文位置
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:原文位置
void delay2(unsigned long i)原文位置
{原文位置
  for(; i != 0; i--);原文位置
}原文位置
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:原文位置
       ; FUNCTION _delay2 (BEGIN)原文位置
                      ; SOURCE LINE # 18原文位置
0000 8F00    R   MOV   i+03H,R7原文位置
0002 8E00    R   MOV   i+02H,R6原文位置
0004 8D00    R   MOV   i+01H,R5原文位置
0006 8C00    R   MOV   i,R4原文位置
                      ; SOURCE LINE # 19原文位置
                      ; SOURCE LINE # 20原文位置
0008     ?C0007:原文位置
0008 E4        CLR   A原文位置
0009 FF        MOV   R7,A原文位置
000A FE        MOV   R6,A原文位置
000B FD        MOV   R5,A原文位置
000C FC        MOV   R4,A原文位置
000D AB00    R   MOV   R3,i+03H原文位置
000F AA00    R   MOV   R2,i+02H原文位置
0011 A900    R   MOV   R1,i+01H原文位置
0013 A800    R   MOV   R0,i原文位置
0015 C3        CLR   C原文位置
0016 120000   E   LCALL  ?C?ULCMP原文位置
0019 601A       JZ   ?C0010原文位置
001B E500    R   MOV   A,i+03H原文位置
001D 24FF       ADD   A,#0FFH原文位置
001F F500    R   MOV   i+03H,A原文位置
0021 E500    R   MOV   A,i+02H原文位置
0023 34FF       ADDC  A,#0FFH原文位置
0025 F500    R   MOV   i+02H,A原文位置
0027 E500    R   MOV   A,i+01H原文位置
0029 34FF       ADDC  A,#0FFH原文位置
002B F500    R   MOV   i+01H,A原文位置
002D E500    R   MOV   A,i原文位置
002F 34FF       ADDC  A,#0FFH原文位置
0031 F500    R   MOV   i,A原文位置
0033 80D3       SJMP  ?C0007原文位置
                      ; SOURCE LINE # 21原文位置
0035     ?C0010:原文位置
0035 22        RET   原文位置
       ; FUNCTION _delay2 (END)原文位置
呵呵,这倒是的确可以延迟很长时间~~~但是毫无精度可言了。原文位置
  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:原文位置
void delay1(unsigned char i)原文位置
{原文位置
  while(i--);原文位置
}原文位置
因为根据经验,越简洁的C代码往往也能得出越简洁的机器代码。那这样结果如何呢?把它生成的汇编代码拿出来看一看就知道了。满怀希望的我按下了“Build target”键,结果打击是巨大的:原文位置
       ; FUNCTION _delay1 (BEGIN)原文位置
                      ; SOURCE LINE # 13原文位置
;---- Variable "i" assigned to Register "R7" ----原文位置
                      ; SOURCE LINE # 14原文位置
0000     ?C0004:原文位置
                      ; SOURCE LINE # 15原文位置
0000 AE07       MOV   R6,AR7原文位置
0002 1F        DEC   R7原文位置
0003 EE        MOV   A,R6原文位置
0004 70FA       JNZ   ?C0004原文位置
                      ; SOURCE LINE # 16原文位置
0006     ?C0006:原文位置
0006 22        RET   原文位置
       ; FUNCTION _delay1 (END)原文位置
虽说生成的代码跟用for语句是不大一样,不过我可以毫无疑问的说,这两种方法的效率是一样的。似乎到此为止了,因为我实在想不出来源程序还有什么简化的余地。看来我就要得出来这个结论了:“如果需要us级的延时精度,需要时用汇编语言。”但是真的是这样吗?我还是不甘心。因为我不相信大名鼎鼎的 Keil C 编译器居然连 djnz 都不会用???因为实际上程序体里只需要一句 loop: djnz r7, loop。近乎绝望之际(往往人在这种情况下确可以爆发出来,哦呵呵呵~~~),我随手改了一下:原文位置
void delay1(unsigned char i)原文位置
{原文位置
  while(--i);原文位置
}原文位置
心不在焉的编译,看源码:原文位置
       ; FUNCTION _delay1 (BEGIN)原文位置
                      ; SOURCE LINE # 13原文位置
;---- Variable "i" assigned to Register "R7" ----原文位置
                      ; SOURCE LINE # 14原文位置
0000     ?C0004:原文位置
                      ; SOURCE LINE # 15原文位置
0000 DFFE       DJNZ  R7,?C0004原文位置
                      ; SOURCE LINE # 16原文位置
0002     ?C0006:原文位置
0002 22        RET   原文位置
       ; FUNCTION _delay1 (END)原文位置
天~~~奇迹出现了......我想这个程序应该已经可以满足一般情况下的需要了。如果列个表格的话:原文位置
i  delay time/us原文位置
1  5原文位置
2  7原文位置
3  9原文位置
...原文位置
计算延时时间时,已经算上了调用函数的lcall语句所花的2个时钟周期的时间。原文位置
  终于,结果已经明了了。只要合理的运用,C还是可以达到意想不到的效果。很多朋友抱怨C效率比汇编差了很多,其实如果对Keil C的编译原理有一个较深入的理解,是可以通过恰当的语法运用,让生成的C代码达到最优化。即使这看起来不大可能,但还是有一些简单的原则可循的:1.尽量使用unsigned型的数据结构。2.尽量使用char型,实在不够用再用int,然后才是long。3.如果有可能,不要用浮点型。4.使用简洁的代码,因为按照经验,简洁的C代码往往可以生成简洁的目标代码(虽说不是在所有的情况下都成立)。5...想不起来了,哦呵呵呵~~~原文位置


凡本网注明"稿件来源:“电子产品世界或者EEPW”的所有文字、图片和音视频稿
件,版权均属电子产品世界所有,任何媒体、网站或个人在转载、链接、转贴或以其他
方式复制发表时必须注明"稿件来源:“电子产品世界”并署作者名称。
PARTNER CONTENT

文章评论0条评论)

登录后参与讨论
EE直播间
更多
我要评论
0
3
关闭 站长推荐上一条 /3 下一条