c語言delay的用法
在單片機應用中，經常會遇到需要短時間延時的情況，一般都是幾十到幾百μs，並且需要很高的精度(比如用單片機驅動DS18B20時，誤差容許的範圍在十幾μs以內，不然很容易出錯);而某些情況下延時時間較長，用計時器往往有點小題大做。另外在特殊情況下，計時器甚至已經全部用於其他方面的定時處理，此時就只能使用軟件定時了。下面小編就和大家分享下c語言delay的用法
1 C語言程序延時
Keil C51的編程語言常用的有2種： 一種是彙編語言;另一種是C 語言。用匯編語言寫單片機程序時，精確時間延時是相對容易解決的。比如，用的是晶振頻率爲12 MHz的AT89C51，打算延時20 μs，51單片機的指令週期是晶振頻率的1/12，即一個機器週期爲1 μs;“MOV R0,#X”需要2個機器週期，DJNZ也需要2個機器週期，單循環延時時間t=2X+3(X爲裝入寄存器R0的時間常數)[2]。這樣，存入R0裏的數初始化爲8即可，其精度可以達到1 μs。用這種方法，可以非常方便地實現512 μs以下時間的延時。如果需要更長時間，可以使用兩層或更多層的嵌套，當然其精度誤差會隨着嵌套層的增加而成倍增加。
雖然彙編語言的機器代碼生成效率很高，但可讀性卻並不強，複雜一點的程序就更難讀懂;而C語言在大多數情況下，其機器代碼生成效率和彙編語言相當，但可讀性和可移植性卻遠遠超過彙編語言，且C 語言還可以嵌入彙編程序來解決高時效性的代碼編寫問題。就開發週期而言，中大型軟件的編寫使用C 語言的開發週期通常要比彙編語言短很多，因此研究C語言程序的精確延時性能具有重要的意義。
C程序中可使用不同類型的變量來進行延時設計。經實驗測試，使用unsigned char類型具有比unsigned int更優化的代碼，在使用時應該使用unsigned char作爲延時變量。
2 單層循環延時精度分析
下面是進行μs級延時的while程序代碼。
延時函數：
void delay1(unsigned char i) {
while(i );}
主函數：
void main() {
while(1) {
delay1(i);
}
}
使用Keil C51的反彙編功能，延時函數的彙編代碼如下：
C:0x00E6AE07MOVR6,0x07
C:0x00E81FDECR7
C:0x00E9EEMOVA,R6
C:0x00EA70FAJNZC:00E6
C:0x00EC22RET
圖1 斷點設置位置圖
通過對i賦值爲10，在主程序中圖1所示的位置設置斷點。經過測試，第1次執行到斷點處的時間爲457 μs，再次執行到該處的時間爲531 μs，第3次執行到斷點處的時間爲605 μs，10次while循環的時間爲74 μs，整個測試結果如圖2所示。
圖2 使用i--方式測試仿真結果圖
通過對彙編代碼分析，時間延遲t=7X+4(其中X爲i的取值)。測試表明，for循環方式雖然生成的代碼與用while語句不大一樣，但是這兩種方法的效率幾乎相同。C語言中的自減方式有兩種，前面都使用的是i--的方式，能不能使用--i方式來獲得不同的效果呢?將前面的主函數保持不變，delay1函數修改爲下面的方式：
void delay1(unsigned char i) {
while(--i);}
同樣進行反彙編，得到如下結果：
C:0x00E3DFFEDJNZR7,
C:00E3C:0x00E522RET
比較發現，--i的彙編代碼效率明顯高於i--方式。由於只有1條語句DJNZ，執行只需要2個時鐘週期， 1個時鐘週期按1 μs計算，其延時精度爲2 μs;另外，RET需要2個時鐘週期，能夠達到彙編語言代碼的效率。按前面的測試條件進行測試，第1次執行到斷點處的時間爲437 μs，再次執行到該處的時間爲465 μs，第3次執行到斷點處的時間爲493 μs，10次while循環的時間爲28 μs，整個測試結果如圖3所示。
圖3 使用--i方式測試仿真結果圖
調整i的取值，i取8時延時時間爲24 μs，i取9時延時時間爲26 μs。通過分析得出，10次循環爲28 μs是由於外層循環造成的，其精度可以達到2 μs。在設計時應該考慮參數傳遞和RET語句執行所需要的時間週期。實驗分析發現，for語句使用--i方式，同樣能夠達到與彙編代碼相同的精度。i取不同值時延時仿真結果如圖4所示。
圖4 i取不同值時延時仿真結果圖
3 多重嵌套下的C程序延時
在某些情況下，延時較長，僅使用單層循環方式是不能完成的。此時，只能使用多層循環方式，那麼多重循環條件下，C程序的精度如何呢?下面是一個使用for語句實現1 s延時的函數。
延時函數
void delay1s(void) {
for(k=100;k>0;k--) //定時1 s
for(i=20;i>0;i--)
for(j=248;j>0;j--);
}
主函數調用延時函數代碼段：
while(1) {
delay1s();
scond+=1;
}
爲了直接衡量這段代碼的效果，利用Keil C找出這段代碼產生的彙編代碼：
C:0x00B37002JNZ
C:00B7C:0x00B5150CDEC0x0C
C:0x00B7E50DMOVA,0x0D
C:0x00B9450CORLA,0x0C
C:0x00BB70DEJNZC:009B
C:0x00BDE50BMOVA,0x0B
C:0x00BF150BDEC0x0B
C:0x00C17002JNZC:00C5
C:0x00C3150ADEC0x0A
C:0x00C5E50BMOVA,0x0B
C:0x00C7450AORLA,0x0A
C:0x00C970CAJNZC:0095
C:0x00CB22RET
分析彙編代碼，其他彙編代碼使用的不是DJNZ跳轉方式，而是DEC和JNZ語句來實現循環判斷。1條JNZ指令要花費2個時鐘週期，3條指令就需要6個機器週期，MOV指令和DEC指令各需要1小時鐘週期，1個時鐘週期按1 μs算，其精度最多達到8 μs，最後加上一條LCALL和一條RET語句，所以整個延時精度較差[4]。
利用Keil C的測試工具，在一處設置一個斷點。第1次執行到中斷處的時間爲0.000 513 s,第2次執行到中斷處的時間爲1.000 922 s,時間延遲爲1.000 409 s，測試結果如圖5所示。對於上面的3種循環嵌套,循環次數爲100×20×248=496 000,每次循環的時間約爲2 μs。
圖5 三重嵌套循環1 s實現時間測試結果
爲獲取與彙編語言延時的差距，同樣進行1 s的延時，程序代碼段如下：
LCALL DELY1S
INC Second
DELY1S:MOV R5,#100
D2:MOV R6,#20
D1:MOV R7,#248
DJNZ R7,$
DJNZ R6,D1
DJNZ R5,D2
RET
通過Keil C51測試，其實際延遲時間爲0.997 943 s。雖然C語言實現延時方式的彙編代碼複雜度增加，但是與彙編語言實現的方式性能差距並不大。
4 總結
彙編語言在實時性方面具有較大的優越性，雖然使用Keil C51可以在C語言程序中嵌入彙編代碼，但是複雜度明顯提高。實驗證明，只要合理地運用C語言，在延時編程方面就可以達到與彙編語言相近的精度。爲了獲得精確的時間延遲，可通過Keil C工具的仿真功能，調整延遲量，從而得到較理想的結果。
