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标题: 使用Keil C进行51单片机延时程序编写的几点心得 [打印本页]

作者: 520503 时间: 2015-8-1 22:17 标题: 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。
　　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：
　　i　　delay time/us
　　1　　5
　　2　　7
　　3　　9
　　.....
　　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。
　　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）。

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