延时程序时间精度的深度分析

对于需要精确计时的场景，用C语言开发单片机应用就有些困难了，本文将在开源软件SDCC环境下对延时程序进行深入分析，不正确的地方请大家指正。

首先是单片机的三个周期： 

• 时钟周期Tosc=1/f_osc，如采用f_osc=11.0592MHz时，Tosc=1/(11.0592*1000*1000)=0.090422us，或者更直接Tosc=1/11.0592=0.090422us。
• 机器周期Tcy=12*Tosc，如果f_osc=11.0592MHz，则Tcy=12*Tosc=12*0.090422us=1.085us
• 指令周期通常为1、2、4个机器周期。注意在SDCC for 8051中，int的长度为16。

先看这个延时程序代码：

void delay(unsigned int val)
{
    unsigned int j = 0;
    for (; val>0; val--)
    {
        for (j=0; j<125; j++)
        {
            ;
        }
    }
}

通过SDCC对其进行编译，生成*.asm(sdcc -c *.c)。虽然我们可以使用C语言开发单片机应用，但是并不代表我们不需要掌握汇编语言，在很多场合下虽然不需要我们编写汇编语言代码，但是看懂编译器生成的汇编语言代码的能力还是需要具备的。

_delay:

ar2 = 0x02

ar3 = 0x03

ar4 = 0x04

ar5 = 0x05

ar6 = 0x06

ar7 = 0x07

ar0 = 0x00

ar1 = 0x01

mov r2,dpl ; 寄存器寻址方式，将DPTR低字节存入r2中，2个机器周期

mov r3,dph; 寄存器寻址方式，将DPTR低字节存入r3中，2个机器周期

; comm.c:7: unsigned int j = 0;

00104$:

; comm.c:8: for (; val>0; val--)

mov a,r2; 寄存器寻址，2个机器周期

orl a,r3; r3与a进行逻辑或操作，1个机器周期

jz 00110$; 如果是零，则将r4置0，并传给a，在jz 00108$将跳到结束，2个机器周期

mov r4,#0x01; 否则执行内循环，立即数寻址，1个机器周期

sjmp 00111$; 短无条件跳转指令，2个机器周期

00110$:

movr4,#0x00; 立即数寻址，1个机器周期

00111$:

mov a,r4; 寄存器寻址，2个机器周期

jz 00108$; 判断外循环是否结束，2个机器周期

; comm.c:10: for (j=0; j<125; j++)

mov r4,#0x7D; 0x7D为125，立即数寻址，1个机器周期

mov r5,#0x00; 立即数寻址，1个机器周期

00103$:

dec r4; 把内循环改为for (j=125; j>0; j--)了，寄存器寻址，1个机器周期

cjne r4,#0xff,00121$; r4与0xff比较，不等于转移到00121$处，等于时表明需要向上借位，2个机

                                ; 器周期

dec r5; 寄存器寻址，1个机器周期

00121$:

mov a,r4; 寄存器寻址，2个机器周期

orl a,r5; r3与a进行逻辑或操作，1个机器周期

jnz 00103$; 不为零转到内循环开始处，2个机器周期

; comm.c:8: for (; val>0; val--)

dec r2; 寄存器寻址，1个机器周期

cjne r2,#0xff,00123$; 判断是非需要借位，2个机器周期

dec r3; 寄存器寻址，1个机器周期

00123$:

sjmp 00104$; 短无条件跳转指令，2个机器周期

00108$:

ret; 2个机器周期

val*34+2个机器周期，如果采用f_osc=11.0592MHz晶振，机器周期Tcy=1.085us，则delay函数的精度为(1*34+2)*1.085us=39.06us。