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          avr-gcc中關(guān)于delay延時(shí)函數(shù)的應(yīng)用修改版

          作者: 時(shí)間:2016-11-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          在51中我們的延時(shí)函數(shù)都是自己編寫的,無論是在匯編中還是在C言語中。雖然有模板,有時(shí)還是有點(diǎn)煩。呵呵。不過在應(yīng)用avr 單片機(jī)的時(shí)候我們就有福了。因?yàn)?strong>avr-gcc 提供給我們很方便的delay 延時(shí)函數(shù), 只有在源文件包含:

          #i nclude
          就可以使用了。這個(gè)頭文件定義了兩個(gè)級別的延時(shí)函數(shù)分別是:
          void_delay_us (double __us) ;//微秒級
          void_delay_ms (double __ms);//毫秒級

          不過不可以高興的太早,因?yàn)橐谀愕?strong>avr-gcc中正確使用它們是有條件的,下面我將慢慢道來。

          這個(gè)參數(shù)和 Makefile 中的 F_CPU 值有關(guān),Makefile 所定義的的F_CPU 變量的值會(huì)傳遞給編譯器。你如果用AVR_studio 4.1X來編輯和調(diào)試,用內(nèi)嵌AVR-GCC的進(jìn)行編譯,并且讓AVR_studio 幫你自動(dòng)生成Makefile 的話,那你可以在:
          Project -> Configuration Options -> Gerneral -> Frequency 如下圖:

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201611/320151.htm

          寫下你的F_CPU的值,F(xiàn)_CPU這個(gè)值表示你的AVR單片機(jī)的工作頻率。單位是 Hz ,不是 MHZ,不要寫錯(cuò)。如 7.3728M 則 F_CPU = 7372800
          你會(huì)發(fā)現(xiàn)在"delay.h" 頭文件中有這個(gè)樣的一個(gè)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(gè)變量(包括空),或是AVR_studio Frequency沒有給值的時(shí)候,提供一個(gè)默認(rèn)的 1MHz頻率值。讓編譯器編譯時(shí)不至于出錯(cuò)。

          下面是這兩個(gè)函數(shù)的實(shí)體:
          void _delay_us(double __us)//微秒
          {
          uint8_t __ticks;
          double __tmp = ((F_CPU) / 3e6) * __us; // 3e6 是因?yàn)檎{(diào)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?yàn)檎{(diào)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(huì)發(fā)現(xiàn)他們都分別調(diào)用了_delay_loop_1(); 和_delay_loop_2(); 這兩個(gè)函數(shù)
          而這兩個(gè)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(gè)晶振時(shí)鐘周期,不包括程序調(diào)用和退出該函數(shù)所花費(fèi)的時(shí)間。該函數(shù)的形參__count是一個(gè)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(shí)間了:
          1MHz時(shí):MAX_DELAY_TIME=(1/1000000)*3*256=0.000768S=768uS
          8MHz時(shí):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(shí)4個(gè)晶振周期,形參是一個(gè)16位的變量,同樣我們也可以算出該函數(shù)最大的延遲時(shí)間:
          1MHz時(shí):MAX_DELAY_TIME=(1/1000000)*4*65535=0.26214S=262.1mS
          8MHz時(shí):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(shí)是一樣的??!
          同理,_delay_loop_2(0)、_delay_loop_2(65536)延時(shí)也是一樣的!!這些函數(shù)的延時(shí)都是最長的延時(shí)。



          這兩個(gè)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(gè)函數(shù)很簡單,很容易明白。一個(gè)是字節(jié)遞減,一個(gè)是字遞減。如果你認(rèn)真看上面幾個(gè)函數(shù),你就會(huì)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(jī)實(shí)際的頻率。否則延時(shí)不準(zhǔn)。(延時(shí)只在數(shù)字上不準(zhǔn)確,具體可以計(jì)算)
          2. 你在編譯時(shí)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(gè)delay()時(shí),傳遞給兩個(gè)函數(shù)的實(shí)參要使用常量,不要使用變量。
          4. 設(shè)置的時(shí)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(jié)論錯(cuò)誤?)。
          __us的最大值應(yīng)該是768us(1M頻率下)MAX_VALUE=256*3/F_CPU s,最小值3個(gè)時(shí)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(shí)函數(shù) _delay_us () 和 _delay_ms () 。對于第三個(gè)條件,為什么要選用常量,還有第二個(gè)條件為什么要打開優(yōu)化選項(xiàng)。這是為了讓編譯器在編譯的時(shí)候就把延時(shí)的值計(jì)算好,而不是把它編譯到程序中,在運(yùn)行時(shí)才進(jìn)行計(jì)算,那樣的話,一是會(huì)增加代碼的長度,還會(huì)使你的延時(shí)程序的延時(shí)時(shí)間加長,或是變得不可預(yù)料。產(chǎn)生時(shí)序的錯(cuò)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(dāng)__us過大的時(shí)候,就會(huì)調(diào)用_delay_ms();由上面可以知道8M時(shí)候_delay_ms最小可以延時(shí)4/8000000=0.5us 1M時(shí),最小延時(shí)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(dāng)__ms過大時(shí),只采用__ticks --的方式延時(shí)。先延時(shí)一個(gè)262ms(1M,32ms 8M),然后用遞減方式。


          關(guān)鍵詞: avr-gccdelay延時(shí)函

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