用示波器“看” arduino (2) ----精确的延时

zoologist

有一个网友提出一个问题“现在要进行一个0.4us的延时，发现不管怎么调都只能调到15us，根本达不到要求，我用的芯片是MEGA32U4-AU，外部晶振是16MHz，求见解！！！！！”
我试验了一下，最终的程序如下：

1. const int PinA =  13;      
   
2. void setup() {
   
3.   pinMode(PinA, OUTPUT);
   
4.   digitalWrite(PinA,LOW);
   
5. }
   
6. 
   
7. void loop() {
   
8.   PORTB = B100000; //digitalWrite(PinA,HIGH);
   
9.   PORTB = B000000; //digitalWrite(PinA,LOW);  
   
10.     for (long zdelay=0;zdelay<9; zdelay++) {
    
11.     __asm__("nop\n\t");
    
12.   }
    
13.   PORTB = B100000; //digitalWrite(PinA,HIGH);
    
14.   PORTB = B000000; //digitalWrite(PinA,LOW);
    
15.   PORTB = B100000; //digitalWrite(PinA,HIGH);  
    
16.   PORTB = B000000;  //digitalWrite(PinA,LOW);  
    
17. }
    

复制代码

这个程序运行之后的波形如下

可以看到中间的延时差不多有4.1331us（我用游标对齐，右下角显示x=4.1331）. 让然这个值中还包括了一个拉GPIO的指令周期，大约会有 62.1ns的影响。此外，如果要求特别精确，在使用时还要考虑周期性中断的影响。这里就不说了…….

下面我们继续实验，尝试找到循环次数和实际delay时间的关系（因为涉及到编译器优化， long int的计算和判断，直接尝试计算机器周期不可行）。
首先尝试zdelay<8，测量结果是3.7013us

根据上述值结合循环简单猜测一下，对于这个循环体，固定部分耗时0.2469us （比如给变量赋初始值），循环部分每次耗时0.4318us
就是 T= 0.2469 + n *0.4318
根据这个计算循环zdelay<5应该是 2.4059us测量结果是2.3722us
加入我们打算delay 100us 根据上述公式应该循环 231次
代码：

1. const int PinA =  13;      
   
2. void setup() {
   
3.   pinMode(PinA, OUTPUT);
   
4.   digitalWrite(PinA,LOW);
   
5. }
   
6. 
   
7. void loop() {
   
8.   PORTB = B100000; //digitalWrite(PinA,HIGH);
   
9.   PORTB = B000000; //digitalWrite(PinA,LOW);  
   
10.   
    
11.   for (long zdelay=0;zdelay<231; zdelay++) {
    
12.     __asm__("nop\n\t");
    
13.   }
    
14. 
    
15.   PORTB = B100000; //digitalWrite(PinA,HIGH);
    
16.   PORTB = B000000; //digitalWrite(PinA,LOW);
    
17.   PORTB = B100000; //digitalWrite(PinA,HIGH);  
    
18.   PORTB = B000000;  //digitalWrite(PinA,LOW);  
    
19. }
    

复制代码

实际测试结果是 101us, 符合理论…….


提示:如果你打算用上面的方法来做精确的延时,那么首先你要确保你有一台好用的示波器.

叶斌远行

你好，可以关于这句话，问一下双引号里面的内容的作用__asm__("nop\n\t");

Ansifa

我等穷人一般用几十块的USB SALEAE解决这个问题尤其是做遥控

sanyouhi

有点南辕北辙了，你的程序直接写成这样就行

1. #define F_CPU 16000000
   
2. #include <util/delay.h>
   
3. 
   
4. void setup()
   
5. {
   
6.   DDRB = 0X20;
   
7. }
   
8. 
   
9. void loop()
   
10. {
    
11. PORTB = 0X20;
    
12. _delay_us(0.4);
    
13. PORTB = 0;
    
14. }

复制代码

实际测量是438ns左右，因为他必定是62.5的整数倍，不可能得到400ns（不禁让我想起茶啊二中）。这样从大循环里用for延时一般很难得到准确的延时结果，不如用现成的函数。

sanyouhi

叶斌远行 发表于 2015-10-19 20:44
你好，可以关于这句话，问一下双引号里面的内容的作用__asm__("nop\n\t");

那个语句应该是__asm__("nop");这是一个在C语言里调用汇编语言的语句，调用的是汇编语言的NOP语句，NOP的作用就是让机器空跑一个时钟周期。

叶斌远行

sanyouhi 发表于 2015-10-19 21:15
那个语句应该是__asm__("nop");这是一个在C语言里调用汇编语言的语句，调用的是汇编语言的NOP语句，NOP的 ...

哦，原来是这样子啊！

zoologist

sanyouhi 发表于 2015-10-19 21:09
有点南辕北辙了，你的程序直接写成这样就行实际测量是438ns左右，因为他必定是62.5的整数倍，不可能得到400 ...

不错啊  受教了～

ianon

好办法