原创 avr-gcc中关于delay延时函数的应用

写下你的F_CPU的值，F_CPU这个值表示你的AVR单片机的工作频率。单位是 Hz ,不是 MHZ，不要写错。如 7.3728M   则 F_CPU = 7372800  。
你会发现在"delay.h" 头文件中有这个样的一个定义如下：
#ifndef F_CPU
# warning "F_CPU not defined for <util/delay.h>"
# define F_CPU 1000000UL    // 1MHz
#endif

这是为了在你没有定义F_CPU这个变量(包括空)，或是AVR_studio Frequency没有给值的时候，提供一个默认的 1MHz频率值。让编译器编译时不至于出错。

下面是这两个函数的实体：
void _delay_us(double __us)        //  微秒
{
uint8_t __ticks;
double __tmp = ((F_CPU) / 3e6) * __us;   // 3e6 是因为调用的_delay_loop_1()是三条指令的
if (__tmp < 1.0)
  __ticks = 1;
else if (__tmp > 255)
  __ticks = 0; /* i.e. 256 */
else
  __ticks = (uint8_t)__tmp;
_delay_loop_1(__ticks);
}

void _delay_ms(double __ms)       // 毫秒
{
uint16_t __ticks;
double __tmp = ((F_CPU) / 4e3) * __ms;  // 4e3 是因为调用的_delay_loop_2()是四条指令的

if (__tmp < 1.0)
  __ticks = 1;
else if (__tmp > 65535)
  __ticks = 0; /* i.e. 65536 */
else
  __ticks = (uint16_t)__tmp;
_delay_loop_2(__ticks);
}

你会发现他们都分别调用了  _delay_loop_1(); 和_delay_loop_2(); 这两个函数
而这两个函数又如下所示：
void  _delay_loop_1(uint8_t __count)
{
__asm__ volatile (
  "1: dec %0" "\n\t"
  "brne 1b"
  : "=r" (__count)
  : "0" (__count)
);
}

void  _delay_loop_2(uint16_t __count)
{
__asm__ volatile (
  "1: sbiw %0,1" "\n\t"
  "brne 1b"
  : "=w" (__count)
  : "0" (__count)
);
}

这两个函数都是avr-gcc 的 inline汇编格式写的，具体的语法规则我就不多说了。可以参考avr-libc。不过这两个函数很简单，很容易明白。一个是字节递减，一个是字递减。如果你认真看上面几个函数，你就会发现要正确使用它们是有如下条件的：
        1. 首先，你要正确定义你的 F_CPU 的值，也就是你的AVR单片机实际的频率。否则延时不准。
        2. 你在编译时一定要打开优化，Makefile中OPT 不要选 0 ,如果AVR_studio 不要选O0 。
        3. 你在使用这两个delay()时，传递给两个函数的实参要使用常量，不要使用变量。
        4. 设置的时间参数__ms , __us 是有范围的，不要超过范围。__ms：1 - [262.14 ms / (F_CPU/1e6) ]，  __us：1- [768 us / (F_CPU/1e6)]   。 [...]  表取整数部分.

对于第4条范围，来个例子：
      如果F_CPU = 7372800，则__ms范围：1 - 35  ，而__us范围：1 - 104 。

只有具备了上面的条件你才可以正确使用延时函数 _delay_us () 和 _delay_ms () 。对于第三个条件，为什么要选用常量，还有第二个条件为什么要打开优化选项。这是为了让编译器在编译的时候就把延时的值计算好，而不是把它编译到程序中，在运行时才进行计算，那样的话，一是会增加代码的长度，还会使你的延时程序的延时时间加长，或是变得不可预料。产生时序的错误