《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > 模擬設計 > 業(yè)界動態(tài) > 嵌入式里的“延遲”

嵌入式里的“延遲”

2015-05-27

  在版主上學的年代里,單片機課程老師對有著非常深入的了解,如XX指令是單指令周期,XX指令是雙指令周期。如果使用了C語言編程,也要仔細看生成的匯編代碼然后再調節(jié)。例如下面的代碼示例:

  功能 延時(12M 24M)

  誤差 Ms S 5% 10Us 8%-80%

  //24M晶振 延時 n毫秒

  void DelayMs_24M(unsigned int n)

  {

  unsigned int i=0,j=0;

  for(i=0;i

  for(j=0;j<357;j++);

  }

  延遲函數(shù)是通過的兩個循環(huán)計算而形成的停機等待而達到延遲的目的。代碼是通過查看由C語言生成的匯編代碼指令——那個357便是由此計算出來的。當然,延遲函數(shù)是否精準也完全取決于那個357數(shù)字的選擇了。

  單周期指令,雙周期指令,數(shù)一數(shù)便可以了?其實查看匯編代碼沒有這么簡單的,畢竟For循環(huán)也需要系統(tǒng)開銷的,還有其它比較,判斷指令什么的。但這一切在IAR for AVR編譯環(huán)境里似乎就簡單多了。

  在IAR for AVR編譯環(huán)境里,用戶只需要 #include "intrinsics.h"便可以調用void __delay_cycles(unsigned long);函數(shù),這個函數(shù)是系統(tǒng)函數(shù),其代表著一個機器周期。用戶不再需要計算匯編語言的指令周期,不必再細讀單片機的操作手冊,強大的IAR編譯環(huán)境自己就算好了——單片機發(fā)展到IAR for AVR時代,也基本代表著匯編退居二線。由于篇幅的原因,版主就不再這里為大家帖出代碼示例了。

  在Atmel的8位單片機AVR系列一統(tǒng)天下的時候,ARM內核為代表的單片機在悄然崛起。不知不覺,以ST公司stm32f103為代表的32位Cortex-M3內核的單片機占據(jù)了市場大部分分額,各大論壇爭先推出STM32版塊。

  其中,某位牛人推出的使用systick函數(shù)來完成延遲函數(shù)頗具人氣。我們來看一下源代碼:

  //初始化延遲函數(shù)

  void delay_init(u8 SYSCLK)

  {

  SysTick->CTRL&=0xfffffffb;//選擇內部時鐘 HCLK/8

  fac_us=SYSCLK/8;

  fac_ms=(u16)fac_us*1000;

  }

  void delay_ms(u16 nms)

  {

  SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms; //時間加載

  SysTick->CTRL|=0x01; //開始倒數(shù)

  while(!(SysTick->CTRL&(1<<16))); //等待時間到達

  SysTick->CTRL&=0XFFFFFFFE; //關閉計數(shù)器

  SysTick->VAL=0X00000000; //清空計數(shù)器

  }

  牛人的代碼還是非常簡潔的,使用起來也方便,首先調用delay_init函數(shù),然后,再調用delay_ms()函數(shù)。這個延遲函數(shù)也是非常準確的,因為其使用了單片機的硬件定時器模塊。在STM32F103高達72MHz的主頻,優(yōu)化的指令集系統(tǒng)下,系統(tǒng)的開銷完成可以忽略。筆者也將其成功應用于單總線通訊方式的數(shù)字溫度采集傳感器18B20芯片上,測試良好。

  寫到這里,筆者已經(jīng)介紹了三種延遲函數(shù),它們三個都有一個共同的特點:阻塞延遲函數(shù)——在“等待”延遲函數(shù)到來的時候里,單片機并沒有處理其它有用,有意義的事情,而是停機在等待著時間的到來。對于我們要處理大量數(shù)據(jù)的單片機系統(tǒng)來說,這個劣勢有時就很難接受的。那么我們要怎么解決呢?

  我們仍然以STM32F103為例,仍然要使用強大的定時器,這里我們再次選用systick定時器。我們首先要初始化ST單片機systick,其每1ms進入中斷一次,代碼如下:

  if (SysTick_Config(72000)) //參數(shù)為系統(tǒng)時鐘的向上溢出值,此配置為72000,即1ms中斷一次

  {

  /* Capture error */

  while (1);

  }

  之后,我們在systick的中斷函數(shù)里計數(shù),示例代碼如下:

  void SysTick_Handler(void)

  {

  if(gCntLed[0] > 0)

  {

  gCntLed[0]--;

  }

  else

  {

  gCntLed[0] = 0;

  }

  }

  從上面代碼可以清楚看到,每1ms,gCntLed[0]將計數(shù)值減1,直到為0時止。而main函數(shù)里,就要不斷的查詢這個gCntLed[0]的值,當未達到0值時,就去做別的事情,而查詢到0值時,再去處理自己的事情,示例代碼如下:

  while(1)

  {

  if(gCntLed[0] == 0)

  {

  LedToggle(0);

  gCntLed[0] = 200;

  }

  KeyScan();

  }

  通過未阻塞的延遲函數(shù),我們實現(xiàn)了LED燈每隔200ms閃爍一次的效果,與其同時,我們也沒有停止不斷掃描按鍵?!@就是非阻塞延遲函數(shù)的強大優(yōu)勢。非阻塞式延遲函數(shù)還主要應用于嵌入式操作系統(tǒng)函數(shù)里,喜歡的網(wǎng)友可以自己查看相關函數(shù)。

  隨著時代的進步,能源的問題逐漸突出出來。剛剛筆者介紹的幾種函數(shù)都是在不停的“運行”,看似什么事情也沒有做,但是單片機確實在全力的“奔跑”,這與當前節(jié)碳減排,低功耗格格不入。MSP430算得上是低功耗的代表了,其延遲函數(shù)可以拿來借鑒一下。

  在MSP430的低功耗設計中,阻塞式延遲函數(shù)是基本不用的——因為功耗太大,未阻塞式延遲函數(shù)是必備條件。設計主要思想是,定時讓MSP430從睡眠模式里“醒”過來,查看一下當前的時間與狀態(tài),然后再做決定如何處理。換句話說,上面的示例就變成了,MSP430每1ms準時醒來一次,處理了一下gCntLed[0]的值,然后又查看了一下,如果非0值,則繼續(xù)“睡”去了;如果恰好是0值,則再干一會兒事情……這里,MSP430大部分時間里就處于了低功耗的睡眠模式,自然也就節(jié)能了。


本站內容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉載內容只為傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點。轉載的所有的文章、圖片、音/視頻文件等資料的版權歸版權所有權人所有。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內容無法一一聯(lián)系確認版權者。如涉及作品內容、版權和其它問題,請及時通過電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟損失。聯(lián)系電話:010-82306118;郵箱:aet@chinaaet.com。