呵,你会51单片机的精确延时吗?

大鱼机器人 2020-10-29
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前言

对于某些对时间精度要求较高的程序,用 c 写延时显得有些力不从心,故需用到汇编程序。

本人通过测试,总结了 51 的精确延时函数(在 c 语言中嵌入汇编)分享给大家。至于如何在 c 中嵌入汇编大家可以去网上查查,这方面的资料很多,且很简单。

以 12MHz 晶振为例,12MHz晶振的机器周期为 1us,所以,执行一条单周期指令所用时间就是 1us,如 NOP 指令。下面具体阐述一下。

若要延时 1us,则可以调用_nop_();函数,此函数是一个 c 函数,其相当于一个 NOP 指令

使用时必须包含头文件 intrins.h

例如:

#include <intrins.h>
#include <reg52.h>
void main(void)
{
  P1 = 0x0;
  _nop_(); //延时 1us
  P1 = 0xff;
}

延时 5us,则可以写一个delay_5us()函数

delay_5us()
{
  #pragma asm
  nop
  #pragma endasm
}

这就是一个延时 5us 的函数,只需要在需要延时 5us 时调用此函数即可。或许有人会问,只有一个 NOP 指令,怎么是延时 5us 呢?

答案是:

在调用此函数时,需要一个调用指令,此指令消耗 2个周期(即 2us);函数执行完 毕时要返回主调函数,需要一个返回指令,此指令消耗 2 个周期(2us)。调用和返回消耗了

2us + 2us = 4us。然后再加上一个NOP指令消耗 1us,不就是5us吗?

延时 10us

我们编写一个 delay_10us()函数

delay_10us(){
#pragma asm
nop
nop
nop
nop
nop
nop
#pragma endasm
}

这就是延时 10us 的函数。同延时 5us 函数一样,调用和返回消耗 4us,加上函数中的6个 NOP 指令6us,正好是10us

此时有人不禁要问那么,任意微秒时,函数应该怎么写呢?

看我慢慢道来:首先,延时任意微秒我暂时没有想到,但是,我可以延时任意偶数微秒或延时任意奇数微秒, 也就是说,需要两个函数,一个函数专门实现任意偶数的微秒级延时,另一个函数专门实现 任意奇数的微秒级延时。只要有了这两个函数在,不就可以延时任意的微秒了吗!

首先我们来实现任意偶数的微秒级延时:

void delay_even_us(unsigned char even){ //任意偶数的微秒级延时
#pragma asm
1 mov a, r7 //为什么要用到 r7 呢,因为 r7 里面装的是函数的参数!!!
// ^_^ 这句消耗 1 个周期
2 subb a, #10H //这句看完程序我再解释 这句消耗 1 个周期
3 mov b, #02H //这句看完程序我再解释 这句消耗 2 个周期
4 div ab // 这句意思是 a/b ,商放在 a 里,余数放在 b 里 稍
//后解释 这句消耗 4 个周期
5 mov r0, a //这句消耗 1 个周期
6 nop //这句消耗 1 个周期
7 loop:
8 djnz r0, loop //不等于 0 跳转指令,也就是说 r0 中的值若不为 0 的话,
//就跳转到 loop 处 这句消耗 2 个周期
#pragma endasm
}

下面我们来分析一下为何这样写:为了方便分析,我给句子编上了序号。我们以延时 100us为例(delay_even_us(100))。

首先减去调用和返回的 4 个周期(4us)。再减去参数传递所消耗的2 个周期。因为 c 函数参数传递到汇编是需要消耗周期的。一共消耗了 6 个周期。也就是消 耗了 6us,还剩下 100us-6us=94us。

然后再看我再程序上面注释的各语句消耗时间:

从 1 句到 5 句一共消耗了 10 个周期(不信你数数^_^)。还剩下 94us-10us=84us。

现在就看第 8 句了,这句应该消耗 84 个周期才能达到我们延时 100us。而这句每执行一次消耗 2 个周期,也就是说 r0 的值应该为 84/2=42。

那么,怎样达到 r0=42 的呢?我们从第 1 句开始分析:

第 1 句中,r7 为 c 传递过来的参数,此例子中为 100.执行完此句后 a 的值为 100;

第 2 句中,将 a=a-16 = 100-16=84。此句结束后 a 的值为 84;

第 3 句中,给 b 赋值为 2;

第 4 句中,用 a 来除以 b。结果商存入 a 中,余数存入 b 中,此句结束后 a 的值为 a=a/b = 84/2= 42;

第 5 句,将 a 值赋给 r0,此句结束后 r0 的值为 42。

于是乎, r0 的值为 42 这个目的达到了。结合前面的分析,此程序是不是延时了 100us 呢?

答案当然是 “”了!

这个函数可以实现任意偶数微秒(>=18)的延时的,不信的话可以带一个值进去算的。至于为什么值必须>=18us,用不着我解释了吧。

任意奇数的微秒级延时:

void delay_odd_us(unsigned char odd){
#pragma asm
1 mov a, r7
2 subb a, #0fH
3 mov b, #02H
4 div ab
5 mov r0, a
6 loop1:
7 djnz r0, loop1
#pragma endasm
}

此即为任意奇数微秒的延时,和偶数延时一样的道理,不解释了。^_^

此函数的参数必须大于等于 17,请思考为什么?^_^

-END-


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