avr-gcc中關于delay延時函數(shù)的應用修改版

寫下你的F_CPU的值，F(xiàn)_CPU這個值表示你的AVR單片機的工作頻率。單位是 Hz ,不是 MHZ，不要寫錯。如 7.3728M 則 F_CPU = 7372800。
你會發(fā)現(xiàn)在"delay.h" 頭文件中有這個樣的一個定義如下：
#ifndef F_CPU
# warning "F_CPU not defined for "
# define F_CPU 1000000UL// 1MHz
#endif

這是為了在你沒有定義F_CPU這個變量(包括空)，或是AVR_studio Frequency沒有給值的時候，提供一個默認的 1MHz頻率值。讓編譯器編譯時不至于出錯。

下面是這兩個函數(shù)的實體：
void _delay_us(double __us)//微秒
{
uint8_t __ticks;
double __tmp = ((F_CPU) / 3e6) * __us; // 3e6 是因為調用的_delay_loop_1()是三條指令的
if (__tmp < 1.0)
__ticks = 1;
else if (__tmp > 255)
__ticks = 0;
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 是因為調用的_delay_loop_2()是四條指令的

if (__tmp < 1.0)
__ticks = 1;
else if (__tmp > 65535)
__ticks = 0;
else
__ticks = (uint16_t)__tmp;
_delay_loop_2(__ticks);
}

你會發(fā)現(xiàn)他們都分別調用了_delay_loop_1(); 和_delay_loop_2(); 這兩個函數(shù)
而這兩個函數(shù)又如下所示：
void_delay_loop_1(uint8_t __count)
{
__asm__ volatile (
"1: dec %0" ""
"brne 1b"
: "=r" (__count)
: "0" (__count)
);
}

從其函數(shù)注釋里面可以了解到，該函數(shù)用來延遲3個晶振時鐘周期，不包括程序調用和退出該函數(shù)所花費的時間。該函數(shù)的形參__count是一個8位的變量，由此，我們就可以根據(jù)系統(tǒng)采用的晶振頻率算出該函數(shù)最大的延遲時間了：
1MHz時：MAX_DELAY_TIME=(1/1000000)*3*256=0.000768S=768uS
8MHz時：MAX_DELAY_TIME=(1/8000000)*3*256=0.000096S=96uS
............
F_CPUMAX_DELAY_TIME=(1/F_CPU)*3*256
依此類推。

void_delay_loop_2(uint16_t __count)
{
__asm__ volatile (
"1: sbiw %0,1" ""
"brne 1b"
: "=w" (__count)
: "0" (__count)
);
}

該函數(shù)延時4個晶振周期，形參是一個16位的變量，同樣我們也可以算出該函數(shù)最大的延遲時間：
1MHz時：MAX_DELAY_TIME=(1/1000000)*4*65535=0.26214S=262.1mS
8MHz時：MAX_DELAY_TIME=(1/8000000)*4*65535=0.03277S=32.8mS
............
F_CPUMAX_DELAY_TIME=(1/F_CPU)*4*65535
依此類推。

重要提示：_delay_loop_1(0)、_delay_loop_1(256)延時是一樣的??！
同理，_delay_loop_2(0)、_delay_loop_2(65536)延時也是一樣的?。∵@些函數(shù)的延時都是最長的延時。



這兩個函數(shù)都是avr-gcc 的 inline匯編格式寫的，具體的語法規(guī)則我就不多說了。可以參考avr-libc。不過這兩個函數(shù)很簡單，很容易明白。一個是字節(jié)遞減，一個是字遞減。如果你認真看上面幾個函數(shù)，你就會發(fā)現(xiàn)要正確使用它們是有如下條件的：
1. 首先，你要正確定義你的 F_CPU 的值，也就是你的AVR單片機實際的頻率。否則延時不準。（延時只在數(shù)字上不準確，具體可以計算）
2. 你在編譯時一定要打開優(yōu)化，Makefile中OPT 不要選 0 ,如果AVR_studio 不要選O0 。
3. 你在使用這兩個delay()時，傳遞給兩個函數(shù)的實參要使用常量，不要使用變量。
4. 設置的時間參數(shù)__ms , __us 是有范圍的，不要超過范圍。__ms：1 - [262.14 ms / (F_CPU/1e6) ]，__us：1- [768 us / (F_CPU/1e6)] 。 [...]表取整數(shù)部分.(此處結論錯誤?)。

__us的最大值應該是768us（1M頻率下）MAX_VALUE=256*3/F_CPU s，最小值3個時鐘周期MIN_VALUE=1*3/F_CPU s;
，__ms最大值MAX_VALUE=65536*4/F_CPU s，MIN_VALUE=1*4/F_CPU s;


只有具備了上面的條件你才可以正確使用延時函數(shù) _delay_us () 和 _delay_ms () 。對于第三個條件，為什么要選用常量，還有第二個條件為什么要打開優(yōu)化選項。這是為了讓編譯器在編譯的時候就把延時的值計算好，而不是把它編譯到程序中，在運行時才進行計算，那樣的話，一是會增加代碼的長度，還會使你的延時程序的延時時間加長，或是變得不可預料。產(chǎn)生時序的錯誤。

在08版本中已經(jīng)修改，具體函數(shù)如下：

void
_delay_us(double __us)
{
uint8_t __ticks;
double __tmp = ((F_CPU) / 3e6) * __us;
if (__tmp < 1.0)
__ticks = 1;
else if (__tmp > 255)
{
_delay_ms(__us / 1000.0);
return;
}
else
__ticks = (uint8_t)__tmp;
_delay_loop_1(__ticks);
}

當__us過大的時候，就會調用_delay_ms();由上面可以知道8M時候_delay_ms最小可以延時4/8000000=0.5us 1M時，最小延時4/1000000=4us,可以連接上。

void
_delay_ms(double __ms)
{
uint16_t __ticks;
double __tmp = ((F_CPU) / 4e3) * __ms;
if (__tmp < 1.0)
__ticks = 1;
else if (__tmp > 65535)
{
//__ticks = requested delay in 1/10 ms
__ticks = (uint16_t) (__ms * 10.0);
while(__ticks)
{
// wait 1/10 ms
_delay_loop_2(((F_CPU) / 4e3) / 10);
__ticks --;
}
return;
}
else
__ticks = (uint16_t)__tmp;
_delay_loop_2(__ticks);
}

當__ms過大時，只采用__ticks --的方式延時。先延時一個262ms(1M，32ms 8M),然后用遞減方式。