微控制器 軟體延時時間控制
微控制器 軟體延時時間控制
一、簡述
記--通過程式碼方式實現軟體延時（不精確延時）。
二、指令週期
微控制器需要一個時鐘訊號送給內部各個電路，才能使它們有節拍地協同工作。時鐘訊號的頻率是由外部震盪電路的晶振頻率決定的。
外接晶振的頻率 = 時鐘訊號的頻率 = 工作頻率。（如24MHz，12MHz，11.0592MHz）
震盪週期：為微控制器提供時鐘脈衝的振盪源的週期。
震盪週期 = 1/晶振頻率 （如晶振頻率是12MHz時，振盪週期 = 1/12MHz = (1/12)us）
機器週期：51系列微控制器的一個機器週期由12個震盪週期組成。
機器週期 = 12 * 振盪週期
（如晶振頻率是24MHz時，振盪週期 = 1/24MHz = (1/24)us，機器週期 = 12*（1/24）us = 0.5us）
（如晶振頻率是12MHz時，振盪週期 = 1/12MHz = (1/12)us，機器週期 = 12*（1/12）us = 1us）
（如晶振頻率是11.0592MHz時，振盪週期 = 1/12MHz = (1/11.0592)us，機器週期 = 12*（1/11.0592）us = 1.085us）
指令週期：微控制器執行一條指令所用的時間。
一般來說，微控制器執行1個簡單的指令需要一個機器週期，執行復雜的指令需要兩個機器週期。
三、軟體延時
通過一個迴圈來實現延時
測試程式碼：
#include <reg51.h>
void delay(void)//延時函式
{
unsigned char i;
for(i=0; i<100; i++)
;
}
void main(void)
{
while(1)
{
//dosomething()
delay();
}
}在Keil C51 環境下編譯後，點選"除錯"--"開始"；在執行"檢視"--"反彙編"，可以看到延時函式對應的彙編程式碼。
其中：
CLR指令消耗1個機器週期
MOV指令消耗1個機器週期
INC指令消耗1個機器週期
CJNE指令消耗2個機器週期
根據迴圈條件，INC指令和CJNE指令總共要執行100次（0x64=100）,共消耗機器週期（1+2）*100=300，
加上CLR指令和MOV指令，迴圈程式總共消耗機器週期：1+1+300=302
如果微控制器的晶振頻率為11.0592MHz，則機器週期 = 12*（1/11.0592）us = 1.085us。
那麼for迴圈程式耗時為302*1.085us=327.67us。
deley()函式用時：0.06607530s-0.000422209s=0.065653091s=65.653091ms=65653.091us
(指令的執行時間不代表函式的執行時間。函式跳轉需要時間，開闢函式棧、臨時變數、回收棧資源等需要時間，因此c語言有內聯(inline)函式，巨集函式(帶參巨集)用來提高執行效率)。
兩層迴圈
#include <reg51.h>
void delay(void)//延時函式
{
unsigned char i, j;
for(i=0; i<100; i++)
for(j=0; j<200; j++)
;
}
void main(void)
{
while(1)
{
//dosomething()
delay();
}
}
注：對於C語言編譯器，某些編譯器會進行程式碼優化，比如迴圈裡面什麼都沒做，編譯器有可能將迴圈去掉。
軟體延時不精準：因為相當於是通過控制CPU做某一些預定消耗一定時間的動作，根據CPU執行完成判斷已經過去多長時間。但是CPU有可能在中途被其他程序強行佔用（優先順序高的程序），CPU被迫中斷當前執行，優先執行優先順序較高的任務，當執行完優先順序較高的任務，才回來繼續執行之前中斷的任務，那麼延時就會加長。比如想要延時1分鐘，我們預定執行A動作之後，剛好耗時1分鐘，那麼讓CPU執行這個動作就達到延時1分鐘。如果當CPU執行到一半時，突然有一個緊急任務S(優先順序高)發生，要求CPU立即處理，那麼CPU就會中斷當前任務A，優先處理緊急任務S，等待執行完畢，才回來繼續執行之前被中斷的任務A。那麼當A任務執行完畢，我們預期是從執行開始到結束消耗時間1分鐘，但是實際上已經過去不止1分鐘，因為中途被中斷了。所以軟體延時時間越長，容易被中斷，而且CPU不能長時間被一個程序獨佔，延時越不精準。
要實現精確的延時可使用硬體延時：使用定時器/計數器。定時器/計數器是根據時鐘訊號脈衝計數的，是直接跟硬體晶振相關的。