汇编延时程序算法详解

admin 2022年6月1日09:53:02评论23 views字数 1557阅读5分11秒阅读模式
  计算机反复执行一段程序以达到延时的目的称为软件延时,单片机应用程序中经常需要短时间延时。
  有时要求很高的精度,网上或书中虽然有现成的公式可以套用,但在部分算法讲解中发现有错误之处,而且延时的具体算法讲得并不清楚,相当一部分人对此仍很模糊,授人鱼,不如授之以渔,本文将以12MHZ晶振为例,详细讲解MCS-51单片机中汇编程序延时的精确算法。
  指令周期、机器周期与时钟周期
  指令周期:CPU执行一条指令所需要的时间称为指令周期,它是以机器周期为单位的,指令不同,所需的机器周期也不同。
  时钟周期:也称为振荡周期,一个时钟周期 =晶振的倒数。
  MCS-51单片机的一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。
  MCS-51单片机的指令有单字节、双字节和三字节的,它们的指令周期不尽相同,一个单周期指令包含一个机器周期,即12个时钟周期,所以一条单周期指令被执行所占时间为12*(1/12000000)=1µs。
  程序分析
  例1 50ms 延时子程序:

  DEL:MOV R7,#200 ①  DEL1:MOV R6,#125 ②  DEL2:DJNZ R6,DEL2 ③  DJNZ R7,DEL1 ④  RET ⑤

  精确延时时间为:1+(1*200)+(2*125*200)+(2*200)+2
  =(2*125+3)*200+3 ⑥
  =50603µs
  ≈50ms
  由⑥整理出公式(只限上述写法)延时时间=(2*内循环+3)*外循环+3 ⑦
  详解:DEL这个子程序共有五条指令,现在分别就 每一条指令 被执行的次数和所耗时间进行分析。
  第一句:MOV R7,#200 在整个子程序中只被执行一次,且为单周期指令,所以耗时1µs
  第二句:MOV R6,#125 从②看到④只要R7-1不为0,就会返回到这句,共执行了R7次,共耗时200µs
  第三句:DJNZ R6,DEL2 只要R6-1不为0,就反复执行此句(内循环R6次),又受外循环R7控制,所以共执行R6*R7次,因是双周期指令,所以耗时2*R6*R7µs。
  例2 1秒延时子程序:
  DEL:MOV R7,#10 ①  DEL1:MOV R6,#200 ②  DEL2:MOV R5,#248 ③  DJNZ R5,$ ④  DJNZ R6,DEL2 ⑤  DJNZ R7,DEL1 ⑥  RET ⑦

  对每条指令进行计算得出精确延时时间为:
  1+(1*10)+(1*200*10)+(2*248*200*10)+(2*200*10)+(2*10)+2
  =[(2*248+3)*200+3]*10+3 ⑧
  =998033µs≈1s
  由⑧整理得:延时时间=[(2*第一层循环+3)*第二层循环+3]*第三层循环+3 ⑨
  此式适用三层循环以内的程序,也验证了例1中式⑦(第三层循环相当于1)的成立。
  注意,要实现较长时间的延时,一般采用多重循环,有时会在程式序里加入NOP指令,这时公式⑨不再适用,下面举例分析。
  例3仍以1秒延时为例
 DEL:MOV R7,#10 1指令周期1  DEL1:MOV R6,#0FFH 1指令周期10  DEL2:MOV R5,#80H 1指令周期255*10=2550  KONG:NOP 1指令周期128*255*10=326400  DJNZ R5,$ 2指令周期2*128*255*10=652800  DJNZ R6,DEL2 2指令周期2*255*10=5110  DJNZ R7,DEL1 2指令周期2*10=20  RET 2

  延时时间=1+10+2550+326400+652800+5110+20+2 =986893µs约为1s
  整理得:延时时间=[(3*第一层循环+3)*第二层循环+3]*第三层循环+3 ⑩

汇编延时程序算法详解


原文始发于微信公众号(汇编语言):汇编延时程序算法详解

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