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【转载】单片机C语言中_nop_函数的使用及C语言的延时计算

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    发表于 2013-12-29 23:10:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    本文转载自songbingyu8@126《单片机C语言中_nop_函数的使用及C语言的延时计算》


    标准的C语言中没有空语句。但在单片机的C语言编程中,经常需要用几个空指令产生短延时的效果。
    这在汇编语言中很容易实现,写几个nop就行了。
    在keil C51中,直接调用库函数:
    #include<intrins.h>          // 声明了void _nop_(void);
    _nop_();                               // 产生一条NOP指令
        作用:对于延时很短的,要求在us级的,采用“_nop_”函数,这个函数相当汇编NOP指令,延时几微秒。
         NOP指令为单周期指令,可由晶振频率算出延时时间,对于12M晶振,延时1uS。
    对于延时比较长的,要求在大于10us,采用C51中的循环语句来实现。
    在选择C51中循环语句时,要注意以下几个问题
    第一、定义的C51中循环变量,尽量采用无符号字符型变量。
    第二、在FOR循环语句中,尽量采用变量减减来做循环。
    第三、在do…while,while语句中,循环体内变量也采用减减方法。
    这因为在C51编译器中,对不同的循环方法,采用不同的指令来完成的。
    下面举例说明:
    unsigned char I;
    for(i=0;i<255;i++);
      
    unsigned char I;
    for(i=255;i>0;i--);
    其中,第二个循环语句C51编译后,就用DJNZ指令来完成,相当于如下指令:
    MOV 09H,#0FFH
    LOOP:            DJNZ 09H,LOOP
    指令相当简洁,也很好计算精确的延时时间。
    同样对do…while,while循环语句中,也是如此
    例:
    unsigned char n;
    n=255;
    do{n--}
    while(n);

    n=255;
    while(n)
    {n--};
    这两个循环语句经过C51编译之后,形成DJNZ来完成的方法,
    故其精确时间的计算也很方便。


    其三:对于要求精确延时时间更长,这时就要采用循环嵌套
    的方法来实现,因此,循环嵌套的方法常用于达到ms级的延时。
    对于循环语句同样可以采用for,do…while,while结构来完
    成,每个循环体内的变量仍然采用无符号字符变量。
    unsigned char i,j
    for(i=255;i>0;i--)
    for(j=255;j>0;j--);

    unsigned char i,j
    i=255;
    do{j=255;
        do{j--}
        while(j);
        i--;
        }
    while(i);

    unsigned char i,j
    i=255;
    while(i)
    {j=255;
    while(j)
    {j--};
    i--;
    }
    这三种方法都是用DJNZ指令嵌套实现循环的,由C51编
    译器用下面的指令组合来完成的
    MOV R7,#0FFH
    LOOP2:        MOV R6,#0FFH
    LOOP1:        DJNZ R6,LOOP1
    DJNZ R7,LOOP2
    这些指令的组合在汇编语言中采用DJNZ指令来做延时用,
    因此它的时间精确计算也是很简单,假上面变量i的初
    值为m,变量j的初值为n,则总延时时间为:m×(n×T+T),
    其中T为DJNZ指令执行时间(DJNZ指令为双周期指令)。
    这里的+T为MOV这条指令所使用的时间。
    同样对于更长时间的延时,可以采用多重循环来完成。
    只要在程序设计循环语句时注意以上几个问题。


    下面给出有关在C51中延时子程序设计时要注意的问题
    1、在C51中进行精确的延时子程序设计时,尽量不要
    或少在延时子程序中定义局部变量,所有的延时子程
    序中变量通过有参函数传递。
    2、在延时子程序设计时,采用do…while,结构做循
    环体要比for结构做循环体好。
    3、在延时子程序设计时,要进行循环体嵌套时,采用
    先内循环,再减减比先减减,再内循环要好。
    unsigned char delay(unsigned char i,unsigned char j,unsigned char k)
    {unsigned char b,c;
        b="j";
        c="k";
        do{
    do{
        do{k--};
        while(k);
        k="c";
        j--;};
    while(j);
    j=b;
    i--;};
        while(i);
    }
    这精确延时子程序就被C51编译为有下面的指令组合完成
    delay延时子程序如下:
                    MOV      R6,05H
                    MOV      R4,03H
    C0012:        DJNZ      R3, C0012
                    MOV      R3,04H
                    DJNZ      R5, C0012
                    MOV      R5,06H
                    DJNZ      R7, C0012
                    RET   
    假设参数变量i的初值为m,参数变量j的初值为n,参数
    变量k的初值为l,则总延时时间为:l×(n×(m×T+2T)+2T)+3T,
    其中T为DJNZ和MOV指令执行的时间。当m=n=l时,精确延时为9T,最短;
    当m=n=l=256时,精确延时到16908803T,最长。
      
    -----------------------------------------------------------------------------------------

    采用软件定时的计算方法

    利用指令执行周期设定,以下为一段延时程序:      
    指令            周期  
    MOV            1
    DJNZ            2
    NOP            1
    采用循环方式定时,有程序:
                MOV      R5,#TIME2          ;周期1
    LOOP1:      MOV      R6,#TIME1          ; 1
    LOOP2:      NOP                        ; 1
          NOP                        ; 1
          DJNZ    R6,LOOP2              ; 2
                DJNZ      R5,LOOP1            ; 2
    定时数=(TIME1*4+2+1)*TIM2*2+4

    刚刚又学了一条,用_nop_();时记得加上#include  <intrins.h>  头文件

    如:
    //==================
    #include  <intrins.h>  //包含库函数
            ......
            ......
    //============
          ......
          ......
        _nop_();          //引用库函数

    敬礼。
    我一直都是借助仿真软件编。一点一点试时间。

    C语言最大的缺点就是实时性差,我在网上到看了一些关于延时的讨论,其中有篇文章
       51单片机 Keil C 延时程序的简单研究,作者:InfiniteSpace Studio/isjfk
    写得不错,他是用while(--i);产生DJNZ 来实现精确延时,后来有人说如果while里面不能放其它语句,否则也不行,用do-while就可以,具体怎样我没有去试.所有这些都没有给出具体的实例程序来.还看到一些延时的例子多多少少总有点延时差.为此我用for循环写了几个延时的子程序贴上来,希望能对初学者有所帮助.(晶振12MHz,一个机器周期1us.)
        一. 500ms延时子程序
    程序:
        void delay500ms(void)
           {
           unsigned char i,j,k;
            for(i=15;i>0;i--)
            for(j=202;j>0;j--)
            for(k=81;k>0;k--);
           }
    产生的汇编:
        C:0x0800    7F0F     MOV      R7,#0x0F
        C:0x0802    7ECA     MOV      R6,#0xCA
        C:0x0804    7D51     MOV      R5,#0x51
        C:0x0806    DDFE     DJNZ     R5,C:0806
        C:0x0808    DEFA     DJNZ     R6,C:0804
        C:0x080A    DFF6     DJNZ     R7,C:0802
        C:0x080C    22       RET      
    计算分析:
        程序共有三层循环
        一层循环n:R5*2 = 81*2 = 162us                  DJNZ  2us
        二层循环m:R6*(n+3) = 202*165 = 33330us          DJNZ  2us + R5赋值 1us = 3us
        三层循环: R7*(m+3) = 15*33333 = 499995us        DJNZ  2us + R6赋值 1us = 3us
        循环外:   5us            子程序调用 2us + 子程序返回 2us + R7赋值 1us  = 5us
        延时总时间 = 三层循环 + 循环外 = 499995+5 = 500000us =500ms
    计算公式:延时时间=[(2*R5+3)*R6+3]*R7+5
        二. 200ms延时子程序
    程序:
    void delay200ms(void)
    {
           unsigned char i,j,k;
            for(i=5;i>0;i--)
            for(j=132;j>0;j--)
            for(k=150;k>0;k--);
    }
    产生的汇编
    C:0x0800    7F05     MOV      R7,#0x05
    C:0x0802    7E84     MOV      R6,#0x84
    C:0x0804    7D96     MOV      R5,#0x96
    C:0x0806    DDFE     DJNZ     R5,C:0806
    C:0x0808    DEFA     DJNZ     R6,C:0804
    C:0x080A    DFF6     DJNZ     R7,C:0802
    C:0x080C    22       RET
        三. 10ms延时子程序
    程序:
    void delay10ms(void)
    {
           unsigned char i,j,k;
            for(i=5;i>0;i--)
            for(j=4;j>0;j--)
            for(k=248;k>0;k--);
    }
    产生的汇编
    C:0x0800    7F05     MOV      R7,#0x05
    C:0x0802    7E04     MOV      R6,#0x04
    C:0x0804    7DF8     MOV      R5,#0xF8
    C:0x0806    DDFE     DJNZ     R5,C:0806
    C:0x0808    DEFA     DJNZ     R6,C:0804
    C:0x080A    DFF6     DJNZ     R7,C:0802
    C:0x080C    22       RET      
        四. 1s延时子程序
    程序:
    void delay1s(void)
    {
           unsigned char h,i,j,k;
            for(h=5;h>0;h--)
            for(i=4;i>0;i--)
            for(j=116;j>0;j--)
            for(k=214;k>0;k--);
    }
    产生的汇编
    C:0x0800    7F05     MOV      R7,#0x05
    C:0x0802    7E04     MOV      R6,#0x04
    C:0x0804    7D74     MOV      R5,#0x74
    C:0x0806    7CD6     MOV      R4,#0xD6
    C:0x0808    DCFE     DJNZ     R4,C:0808
    C:0x080A    DDFA     DJNZ     R5,C:0806
    C:0x080C    DEF6     DJNZ     R6,C:0804
    C:0x080E    DFF2     DJNZ     R7,C:0802
    C:0x0810    22       RET
    在精确延时的计算当中,最容易让人忽略的是计算循环外的那部分延时,在对时间要求不高的场合,这部分对程序不会造成影响.


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