51单片机Keil C延时程序的简单研究

核心提示：任何人都可以在注明原作者和出处的前提下随意转载这篇文章，但不得用于商业目的，51单片机Keil C延时程序的简单研究， 应用单片机的时候，经常会碰到需要短时间延时的情况，因为这里实在没有必要再引入多余的变量，我们继续讨论正题，需要的延时时间很短，一般都是几十到几百微妙(us)

任何人都可以在注明原作者和出处的前提下随意转载这篇文章，但不得用于商业目的。
　  应用单片机的时候，经常会碰到需要短时间延时的情况。需要的延时时间很短，一般都是几十到几百微妙(us)。有时候还需要很高的精度，比如用单片机驱动DS18B20的时候，误差容许的范围在十几us以内，不然很轻易出错。这种情况下，用计时器往往有点小题大做。而在极端的情况下，计时器甚至已经全部派上了别的用途。这时就需要我们另想别的办法了。
　  以前用汇编语言写单片机程序的时候，这个问题还是相对轻易解决的。比如用的是12MHz晶振的51，打算延时20us，只要用下面的代码，就可以满足一般的需要：
　　　  mov　　 r0, #09h
loop:　 djnz　  r0, loop
51单片机的指令周期是晶振频率的1/12，也就是1us一个周期。mov r0, #09h需要2个极其周期，djnz也需要2个极其周期。那么存在r0里的数就是(20-2)/2。用这种方法，可以非常方便的实现256us以下时间的延时。假如需要更长时间，可以使用两层嵌套。而且精度可以达到2us，一般来说，这已经足够了。
　  现在，应用更广泛的毫无疑问是Keil的C编译器。相对汇编来说，C固然有很多优点，比如程序易维护，便于理解，适合大的项目。但缺点（我觉得这是C的唯一一个缺点了）就是实时性没有保证，无法猜测代码执行的指令周期。因而在实时性要求高的场合，还需要汇编和C的联合应用。但是是不是这样一个延时程序，也需要用汇编来实现呢？为了找到这个答案，我做了一个实验。
　  用C语言实现延时程序，首先想到的就是C常用的循环语句。下面这段代码是我经常在网上看到的：
void delay2(unsigned char i)
{
　  for(; i != 0; i--);
}
到底这段代码能达到多高的精度呢？为了直接衡量这段代码的效果，我把 Keil C 根据这段代码产生的汇编代码找了出来：
　　　　　　 ; FUNCTION _delay2 (BEGIN)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ; SOURCE LINE # 18
;---- Variable 'i' assigned to Register 'R7' ----
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ; SOURCE LINE # 19
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ; SOURCE LINE # 20
0000　　　　 ?C0007:
0000 EF　　　　　　　  MOV　　 A,R7
0001 6003　　　　　　  JZ　　  ?C0010
0003 1F　　　　　　　  DEC　　 R7
0004 80FA　　　　　　  SJMP　  ?C0007
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ; SOURCE LINE # 21
0006　　　　 ?C0010:
0006 22　　　　　　　  RET　　
　　　　　　 ; FUNCTION _delay2 (END)
真是不看不知道~~~一看才知道这个延时程序是多么的不准点~~~光看主要的那四条语句，就需要6个机器周期。也就是说，它的精度顶多也就是6us而已，这还没算上一条 lcall 和一条 ret。假如我们把调用函数时赋的i值根延时长度列一个表的话，就是：
i　  delay time/us
0　  6
1　  12
2　  18
...
因为函数的调用需要2个时钟周期的lcall，所以delay time比从函数代码的执行时间多2。顺便提一下，有的朋友写的是这样的代码：
void delay2(unsigned char i)
{
　  unsigned char a;
　  for(a = i; a != 0; a--);
}
可能有人认为这会生成更长的汇编代码来，但是事实证实：
　　　　　　 ; FUNCTION _delay2 (BEGIN)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ; SOURCE LINE # 18
;---- Variable 'i' assigned to Register 'R7' ----
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ; SOURCE LINE # 19
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ; SOURCE LINE # 21
;---- Variable 'a' assigned to Register 'R7' ----
0000　　　　 ?C0007:
0000 EF　　　　　　　  MOV　　 A,R7
0001 6003　　　　　　  JZ　　  ?C0010
0003 1F　　　　　　　  DEC　　 R7
0004 80FA　　　　　　  SJMP　  ?C0007
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ; SOURCE LINE # 22
0006　　　　 ?C0010:
0006 22　　　　　　　  RET　　
　　　　　　 ; FUNCTION _delay2 (END)
其生成的代码是一样的。不过这的确不是什么好的习惯。因为这里实在没有必要再引入多余的变量。我们继续讨论正题。有的朋友为了得当更长的延时，甚至用了这样的代码：
void delay2(unsigned long i)
{
　  for(; i != 0; i--);
}
这段代码产生的汇编代码是什么样子的？其实不用想也知道它是如何恐怖的$#^%&%$......让我们看一看：
　　　　　　 ; FUNCTION _delay2 (BEGIN)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ; SOURCE LINE # 18
0000 8F00　　　  R　　 MOV　　 i+03H,R7
0002 8E00　　　  R　　 MOV　　 i+02H,R6
0004 8D00　　　  R　　 MOV　　 i+01H,R5
0006 8C00　　　  R　　 MOV　　 i,R4