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如何编写嵌入式C通用延时驱动

[导读]在嵌入式C编程中,免不了要用到软件延时。这一般通过循环语句实现。通过控制循环语句的循环次数,便可获得多种不同的延时时间。为了便于使用和提高程序代码的复用率,一般又将循环语句封装成一个带参数的函数,称为延时函数。 在嵌入式C编程中,免不了要用到软件延时。这一般通过循环语句实现。通过控制循环语句的循环次数,便可获得多种不同的延时时间。为了便于使用和提高程序代码的复用率,一般又将循环语句封装成一个带参数的函数,称为延时函数。如:


void wait(unsigned int n)


{


unsigned int i;


for(i=0;i


}


延时函数的参数(形参,如上例中的变量 n ),即为控制循环语句循环次数的变量。这样,在需要软件延时的时候,只需要调用延时函数,并将实际参数(实参,即n的实际值)代入形参,便可获得与该实际参数对应的延时时间。


这便是经典的软件延时的实现方法,非常简单。


但细心的读者会发现:延时函数的参数(比如上面的 n ),表征的是循环语句的“循环次数”,而不是“实际的延时时间”。一般来说,假令循环语句每循环一次的时间为 b(注意,单位是“步”,即一个时钟周期,下同),函数调用、传值和返回所需的固有时间为 a ,那么,给定参数 n 时,调用一次延时函数实际实现的延时时间应为 t = a + b*n , ——而不是 n !


这就意味着,当需要的延时时间为 t 时,应当传入的实参为 n = (t-a)/b,而不是 t 。这样,为了获得比较准确的延时,每次调用函数之前,都要手工计算实际参数,很不方便;其次,当需要改变晶振频率的时候,程序中所有的延时参数都要重新计算,这显然不利于程序的移植。


为了解决这两个问题,提高程序的可移植性,可以利用宏定义的方式,对延时函数进行参数预修正。例如,对上面给出的wait延时函数,可以使用下面的宏定义:


#define delay(n) wait( ( (n) - a ) / b )


这样,调用 delay(t) 就意味着调用 wait( (t-a)/b ) ,从而得到时间为t的延时,实现了参数与延时时间的同步,使用起来更加方便。


为了进一步提高可移植性,使软件延时能够适应不同的晶振频率,应当顺着上面的思路选择寻找更优方案。那么,应当怎样做呢?其实方法很简单。假设调用某个延时函数 wait_step(n) 可以获得 n 步的延时,又设工作频率为 f1,即每步的运行时间为 T=1/f1,则实际获得的延时时间为 t= n*T=n/f1。当工作频率变为 f2=C*f1 时,程序运行速度快了C倍,为了仍然获得时间为t的延时,程序运行的步数应当是原来的C倍,即要调用wait_step(n*C)。这样,我们就可以定义下面的宏,来完成(n*C)的运算:


#define C 4


#define delay_t(n) wait_step( n*C )


第一行一般写在文件开头,当修改晶振频率时,只需修改这一处就行了,不必在程序中对各个 wait_step(n)的参数一一修改,大为方便。


按照上面介绍的方法,可以编写出准确、易用、通用的延时驱动。


下面给出一个完整的延时驱动程序。这是笔者早期编写的版本,最近重新整理过。编绎器是ICC AVR V7.13A,运行环境是AVR系列的所有芯片。使用的语句有三个:


微秒级延时:delay_us(n); 延时n微秒


毫秒级延时:delay_ms(n); 延时n毫秒


秒级延时: delay_s(n); 延时n秒 (最大65秒)


/*********************************************************************


文件名 : DELAY.H


功 能 : 通用的 软件延时 驱动文件。


版 本 : 2009.11.27


创建者 : 白羽


联 系 :


说 明 : 使用时修改“配置信息”即可;其他地方请不要改


*********************************************************************/


#ifndef _DELAY_H_


#define _DELAY_H_


#define uchar unsigned char


#define uint unsigned int


/***************** ★○★ 配 置 信 息 ★○★ ******************/


#define CRYSTAL 8.0 //设置晶振频率。单位是 MHZ


/************************************************************************/


#define delay_us(T) \


wait_us( (T) > 14.0/CRYSTAL ? ((T)*CRYSTAL-8)/6.0 : 1 )


#define delay_ms(T) wait_ms( T )


#define delay_s(n) delay_ms(1000*(n))


/*********************************************************************


函数名 : wait_us


功 能 : 微秒(us)级的延时(粗糙)


说 明 : 延时时间为:T = 8 + 6 * n (步)


/********************************************************************/


void wait_us( unsigned int n )


{


do{


n--;


}while(n);


}


/*********************************************************************


函数名 : wait_ms


功 能 : 毫秒(us)级的延时


说 明 : 当do...while内部为992us延时的时候,误差为17步。


/********************************************************************/


void delay_ms( unsigned int n )


{


do {


delay_us(992);


}while(--n);


}


#endif
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