avr-gcc中关于delay延时函数的应用（原发于2007-11-16）

在51中我们的延时函数都是自己编写的，无论是在汇编中还是在C言语中。虽然有模板，有时还是有点烦。呵呵。不过在应用avr 单片机的时候我们就有福了。因为avr-gcc 提供给我们很方便的delay 延时函数, 只有在源文件包含：

#include <util/delay.h>

就可以使用了。这个头文件定义了两个级别的延时函数分别是：

void _delay_us (double __us) ; //微秒级

void _delay_ms (double __ms); //毫秒级

不过不可以高兴的太早，因为要在你的avr-gcc中正确使用它们是有条件的，下面我将慢慢道来。

这个参数和 Makefile 中的 F_CPU 值有关，Makefile 所定义的的F_CPU 变量的值会传递给编译器。你如果用AVR_studio 4.1X来编辑和调试，用内嵌AVR-GCC的进行编译，并且让AVR_studio 帮你自动生成Makefile 的话，那你可以在：

Project -> Configuration Options -> Gerneral -> Frequency 如下图：



写下你的F_CPU的值，F_CPU这个值表示你的AVR单片机的工作频率。单位是 Hz ,不是 MHZ，不要写错。如 7.3728M 则 F_CPU = 7372800 。

你会发现在"delay.h" 头文件中有这个样的一个定义如下：

#ifndef F_CPU

# warning "F_CPU not defined for <util/delay.h>"

# define F_CPU 1000000UL // 1MHz

#endif

这是为了在你没有定义F_CPU这个变量(包括空)，或是AVR_studio Frequency没有给值的时候，提供一个默认的 1MHz频率值。让编译器编译时不至于出错。

下面是这两个函数的实体：

void _delay_us(double __us) // 微秒

{

uint8_t __ticks;

double __tmp = ((F_CPU) / 3e6) * __us; // 3e6 是因为调用的_delay_loop_1()是三条指令的

if (__tmp < 1.0)

__ticks = 1;

else if (__tmp > 255)

__ticks = 0;

else

__ticks = (uint8_t)__tmp;

_delay_loop_1(__ticks);

}

void _delay_ms(double __ms) // 毫秒

{

uint16_t __ticks;

double __tmp = ((F_CPU) / 4e3) * __ms; // 4e3 是因为调用的_delay_loop_2()是四条指令的

if (__tmp < 1.0)

__ticks = 1;

else if (__tmp > 65535)

__ticks = 0;

else

__ticks = (uint16_t)__tmp;

_delay_loop_2(__ticks);

}

你会发现他们都分别调用了 _delay_loop_1(); 和_delay_loop_2(); 这两个函数

而这两个函数又如下所示：

void _delay_loop_1(uint8_t __count)

{

__asm__ volatile (

"1: dec %0" "\n\t"

"brne 1b"

: "=r" (__count)

: "0" (__count)

);

}

void _delay_loop_2(uint16_t __count)

{

__asm__ volatile (

"1: sbiw %0,1" "\n\t"

"brne 1b"

: "=w" (__count)

: "0" (__count)

);

}

这两个函数都是avr-gcc 的 inline汇编格式写的，具体的语法规则我就不多说了。可以参考avr-libc。不过这两个函数很简单，很容易明白。一个是字节递减，一个是字递减。如果你认真看上面几个函数，你就会发现要正确使用它们是有如下条件的：

1. 首先，你要正确定义你的 F_CPU 的值，也就是你的AVR单片机实际的频率。否则延时不准。

2. 你在编译时一定要打开优化，Makefile中OPT 不要选 0 ,如果AVR_studio 不要选O0 。

3. 你在使用这两个delay()时，传递给两个函数的实参要使用常量，不要使用变量。

4. 设置的时间参数__ms , __us 是有范围的，不要超过范围。__ms：1 - [262.14 ms / (F_CPU/1e6) ]， __us：1- [768 us / (F_CPU/1e6)] 。 [...] 表取整数部分.

对于第4条范围，来个例子：

如果F_CPU = 7372800，则__ms范围：1 - 35 ，而__us范围：1 - 104 。

只有具备了上面的条件你才可以正确使用延时函数 _delay_us () 和 _delay_ms () 。对于第三个条件，为什么要选用常量，还有第二个条件为什么要打开优化选项。这是为了让编译器在编译的时候就把延时的值计算好，而不是把它编译到程序中，在运行时才进行计算，那样的话，一是会增加代码的长度，还会使你的延时程序的延时时间加长，或是变得不可预料。产生时序的错误。

发现一写就写了两个多小时，看起来不长。看来说出来很容易，写下来还是要费点工夫的，希望对你的有所帮助。呵呵。分享快乐，共同进步。

ps: 最近看到别人问 1e6, 4e3 ，这是arv-gcc 中一种表示方法 1e6 = 1000000, 4e3 =4000 ，是一种指数表示法。