我们如何计算嵌入式C中以下for循环给定的延迟？

问题描述

我试图将LCD（NHD-0240AZ-FL-YBW）连接到TM4C123GH6PMI。这样做时，我应该延迟几毫秒，因此我在Google上进行了搜索。一个人使用以下循环来延迟毫秒。谁能解释它的工作原理？

void DelayMilis(unsigned long ulMilliSeconds)
{
   unsigned long i = 0,j = 0;

   for (i = 0; i < ulMilliSeconds; i++)
   {
     for (j = 0; j < 2000; j++);
   }
}

解决方法

在所有人的应有的尊重下，“这个家伙”在这种实施上做得很糟糕，拖延了时间。

它被认为是如何工作的：
由于嵌套循环，将浪费2000 * ulMilliSeconds个CPU周期，从而延迟了下一次执行。

为什么可能无法这样工作：
因为，编译器会感觉到嵌套循环没有执行任何操作，因此很有可能会优化嵌套循环并从不执行它们。如果您只是执行var = var来欺骗编译器，情况将保持不变。

我很肯定您知道TM4C123GH6PMI是32位ARM Cortex-M4F微控制器，除SysTick之外，数据表中还有6个16/32位定时器模块和6个32/64位定时器模块计时器。

当我是新手时（我想我是！），我将通过以下方式实施延迟。

• 初始化计时器
• 在计时器中断处理程序中设置标志和/或增加计数器
• 在适当的阶段检查应用程序中的标志/计数器

如果我阻止执行，除非计数器达到期望值，则它是基于延迟的实现。如果我让其他应用程序代码在计数器未达到期望值的情况下执行，则它是超时实现。通常优先选择超时而不是延迟，但是超时可能因需求而异。

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看来，在“这个家伙”的平台上，您提到一个空的for循环，该循环从0到1999（for (j = 0; j < 2000; j++);）大约需要一毫秒。因此，如果您重复ulMilliSeconds次，程序将执行ulMilliSeconds毫秒的延迟。

在您的平台上这可能有所不同，因此您可能需要确定并适应内部for循环，如果您的平台速度是“此人”的两倍，则可能需要for (j = 0; j < 4000; j++);。

请注意：

for (j = 0; j < 2000; j++);

与此相同：

for (j = 0; j < 2000; j++)
{
   // do nothing
}

OTOH这种创建延迟的方法可能会失败，因为编译器可能只是优化了空循环。通常，延迟是使用您的微控制器可能具有的计时器进行编程的。

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在您的解决方案中，控制器将大部分时间浪费在无用的循环中，这浪费了CPU周期和能源。 更好的解决方案是通过频率为t / 2（例如5ms）的定时器中断驱动LCD，将要写入的数据放入环形缓冲区中，或类似地在每个周期发送一次。 只需确定，如果电路未准备好信号，则将其全部保留并在下一个周期写入。 通过这种方法，CPU可以用于计算，并且如果不执行任何操作，则可以完全空闲。 顺便说一句：这种循环经常被优化掉。

@Yunnosch：谢谢您的建议。我希望我的观点现在更加客观和明确。

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虽然写延迟循环不是更好的方法，但肯定是最简单的设计，尤其是在很短的时间内。另一方面，由于执行时间的不确定性，这些循环通常需要进行一些调整。时间取决于编译器的优化，处理器中的管道和缓存。

一些专门为嵌入式世界设计的编译器可能具有特殊的#pragmas或其他功能，以不优化空循环。例如，某些编译器以特殊方式处理NOP指令（插入了诸如__nop（）之类的内在函数）。有时NOP也有一定的执行时间。