Keil C51程序設(shè)計(jì)中幾種精確延時(shí)方法

　　把P1.0接入示波器，運(yùn)行上面的程序，可以看到P1.0輸出的波形為周期是3 ms的方波。其中，高電平為2 ms，低電平為1 ms，即for循環(huán)結(jié)構(gòu)“for(j=0;j124;j++) {;}”的執(zhí)行時(shí)間為1 ms。通過改變循環(huán)次數(shù)，可得到不同時(shí)間的延時(shí)。當(dāng)然，也可以不用for循環(huán)而用別的語句實(shí)現(xiàn)延時(shí)。這里討論的只是確定延時(shí)的方法。

2.4 使用反匯編工具計(jì)算延時(shí)時(shí)間

　　對于不熟悉示波器的開發(fā)人員可用Keil C51中的反匯編工具計(jì)算延時(shí)時(shí)間，在反匯編窗口中可用源程序和匯編程序的混合代碼或匯編代碼顯示目標(biāo)應(yīng)用程序。為了說明這種方法，還使用“for (i=0;iDlyT;i++) {;}”。在程序中加入這一循環(huán)結(jié)構(gòu)，首先選擇build taget，然后單擊start/stop debug session按鈕進(jìn)入程序調(diào)試窗口，最后打開Disassembly window，找出與這部分循環(huán)結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的匯編代碼，具體如下：

　　C:0x000FE4CLRA//1T
　　C:0x0010FEMOVR6,A//1T
　　C:0x0011EEMOVA,R6//1T
　　C:0x0012C3CLRC//1T
　　C:0x00139FSUBBA,DlyT //1T
　　C:0x00145003JNCC:0019//2T
　　C:0x00160E INCR6//1T
　　C:0x001780F8SJMPC:0011//2T

　　可以看出，0x000F～0x0017一共8條語句，分析語句可以發(fā)現(xiàn)并不是每條語句都執(zhí)行DlyT次。核心循環(huán)只有0x0011~0x0017共6條語句，總共8個(gè)機(jī)器周期，第1次循環(huán)先執(zhí)行“CLR A”和“MOV R6，A”兩條語句，需要2個(gè)機(jī)器周期，每循環(huán)1次需要8個(gè)機(jī)器周期，但最后1次循環(huán)需要5個(gè)機(jī)器周期。DlyT次核心循環(huán)語句消耗（2+DlyT×8+5）個(gè)機(jī)器周期，當(dāng)系統(tǒng)采用12 MHz時(shí)，精度為7 μs。

　　當(dāng)采用while (DlyT--)循環(huán)體時(shí)，DlyT的值存放在R7中。相對應(yīng)的匯編代碼如下：

　　C:0x000FAE07MOVR6, R7//1T
　　C:0x00111F DECR7//1T
　　C:0x0012EE MOVA,R6//1T
　　C:0x001370FAJNZC:000F//2T

　　循環(huán)語句執(zhí)行的時(shí)間為（DlyT+1）×5個(gè)機(jī)器周期，即這種循環(huán)結(jié)構(gòu)的延時(shí)精度為5 μs。

　　通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如將while (DlyT--)改為while (--DlyT)，經(jīng)過反匯編后得到如下代碼：

　　C:0x0014DFFE DJNZR7,C:0014//2T

　　可以看出，這時(shí)代碼只有1句，共占用2個(gè)機(jī)器周期，精度達(dá)到2 μs，循環(huán)體耗時(shí)DlyT×2個(gè)機(jī)器周期；但這時(shí)應(yīng)該注意，DlyT初始值不能為0。

　　這3種循環(huán)結(jié)構(gòu)的延時(shí)與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系如表1所列。

表1 循環(huán)次數(shù)與延時(shí)時(shí)間關(guān)系單位：μs

　　注意：計(jì)算時(shí)間時(shí)還應(yīng)加上函數(shù)調(diào)用和函數(shù)返回各2個(gè)機(jī)器周期時(shí)間。

2.5使用性能分析器計(jì)算延時(shí)時(shí)間

　　很多C程序員可能對匯編語言不太熟悉，特別是每個(gè)指令執(zhí)行的時(shí)間是很難記憶的，因此，再給出一種使用Keil C51的性能分析器計(jì)算延時(shí)時(shí)間的方法。這里還以前面介紹的for (i=0;i124;i++)結(jié)構(gòu)為例。使用這種方法時(shí)，必須先設(shè)置系統(tǒng)所用的晶振頻率，選擇Options for target中的target選項(xiàng)，在Xtal(MHz)中填入所用晶振的頻率。將程序編譯后，分別在_point = 1和T_point = 0處設(shè)置兩個(gè)運(yùn)行斷點(diǎn)。選擇start/stop debug session按鈕進(jìn)入程序調(diào)試窗口，分別打開Performance Analyzer window和Disassembly window。運(yùn)行程序前，要首先將程序復(fù)位，計(jì)時(shí)器清零；然后按F5鍵運(yùn)行程序，從程序效率評估窗口的下部分可以看到程序到了第一個(gè)斷點(diǎn)，也就是所要算的程序段的開始處，用了389 μs；再按F5鍵，程序到了第2個(gè)斷點(diǎn)處也就是所要算的程序段的結(jié)束處，此時(shí)時(shí)間為1 386 μs。最后用結(jié)束處的時(shí)間減去開始處時(shí)間，就得到循環(huán)程序段所占用的時(shí)間為997 μs。

　　當(dāng)然也可以不用打開Performance Analyzer window，這時(shí)觀察左邊工具欄秒（SEC）項(xiàng)。全速運(yùn)行時(shí)，時(shí)間不變，只有當(dāng)程序運(yùn)行到斷點(diǎn)處，才顯示運(yùn)行所用的時(shí)間。

3 總結(jié)

　　本文介紹了多種實(shí)現(xiàn)并計(jì)算延時(shí)程序執(zhí)行時(shí)間的方法。使用定時(shí)器進(jìn)行延時(shí)是最佳的選擇，可以提高M(jìn)CU工作效率，在無法使用定時(shí)器而又需要實(shí)現(xiàn)比較精確的延時(shí)時(shí)，后面介紹的幾種方法可以實(shí)現(xiàn)不等時(shí)間的延時(shí)： 使用自定義頭文件的優(yōu)點(diǎn)是，可實(shí)現(xiàn)任意時(shí)間長短的延時(shí)，并減少主程序的代碼長度，便于對程序的閱讀理解和維護(hù)。編寫延時(shí)程序是一項(xiàng)很麻煩的任務(wù)，可能需要多次修改才能滿足要求。掌握延時(shí)程序的編寫，能夠使程序準(zhǔn)確得以執(zhí)行，這對項(xiàng)目開發(fā)有著重要的意義。本文所討論的幾種方法，都是來源于實(shí)際項(xiàng)目的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，有著很好的實(shí)用性和適應(yīng)性。