廣西民族大學物理與電子工程學院 白羽
眾所周知，相比于其他編程語言，C語言在編寫嵌入式編程中有著絕對的優(yōu)勢。但它總也有缺點的：它的時序性比較差，不容易編寫精準的延時。而在編寫嵌入系統(tǒng)驅動程序時，常常需要比較精確的軟件延時，這使得C語言的“劣勢”暴露了出來，一般都只能通過嵌入?yún)R編的方式實現(xiàn)。例如，在1MHZ工作頻率下需要延時10us，就需要嵌入10句“空操作”指令，顯然在書寫上比較難堪。本文提出一種簡化書寫的延時方案，使用帶參數(shù)的宏構來造微小時間片，可以實現(xiàn)完全精確的軟件延時，大大方便了驅動程序及軟件模擬通信協(xié)議的編寫。
說明：以下皆為ICC AVR平臺下的討論，對AVR系列所有型號的單片機皆有效。至于其他平臺，可據(jù)此方案自行修改和移值。
該方案的實現(xiàn)方法其實很簡單：
首先定義N個宏，分別調(diào)用 1 ~ N 個匯編“空操作”指令，如：
#define NOP_1 asm("nop") //延時一個時鐘周期
#define NOP_2 NOP_1; asm("nop") //延時兩個時鐘周期
#define NOP_3 NOP_2; asm("nop") //延時三個時鐘周期
#define NOP_4 NOP_3; asm("nop") //延時四個時鐘周期
……
#define NOP_40 NOP_40; asm("nop") //延時40個時鐘周期
然后利用“##”操作符，實現(xiàn)帶參數(shù)宏的延時：
#define NOP(N) NOP_##N //延時 N個時鐘周期
操作符的作用是把兩個部分的內(nèi)容連成一個內(nèi)容。就是說，NOP(3)展開后成為NOP_3，NOP(4)展開后成為NOP_4，等等。因此，定義上述宏之后，就可通過調(diào)用NOP(N)語句實現(xiàn)精確軟件延時。例如：
NOP(4)； //延時4個時鐘周期
上述語句展開過程如下：
NOP_3 ; asm("nop");
NOP_2; asm("nop"); asm("nop");
NOP_1; asm("nop"); asm("nop"); asm("nop");
asm("nop"); asm("nop"); asm("nop"); asm("nop");
正好延時4個時鐘周期
不過，上面的宏還不夠完善，如果試圖使用下面的語句，程序將會出現(xiàn)漏洞。
if(表達式)
NOP(3);
else
NOP(4);
這是因為NOP(N)宏展開之后，不是一個語句，而是變成N個語句。故必須用花括號括起來，程序才能運行正確。即應該改為：
if(表達式)
{
NOP(3);
}
else
{
NOP(4);
}
如果把NOP（N）宏的定義改為：
#define NOP(N) do{ NOP_##N ; }while(0)
則NOP(N)宏展開之后只形成一個語句，將不會出現(xiàn)上面的問題。
但是要注意，“##”操作符只能按照原樣把兩邊的內(nèi)容連在一起。故NOP（N）的參數(shù)必須是具體的常量,即只能是數(shù)字，并且，與該數(shù)字相對應的宏NOP_N已必須已經(jīng)定義。
例如：
“NOP(3+4);”語句展開之后，將將變成“NOP_3+4;”，出現(xiàn)語法錯誤；
又如：
“NOP(a);”語句展開之后，將將變成“NOP_a;”，而“NOP_a;”未定義。
只有這樣的語句才是正確的調(diào)用：
NOP(20); //延時20個時鐘周期
將上述方案整理成一個頭文件，以后就可以任意調(diào)用了。下面是整理好的頭文件：
注意：該文件不宜作長時間的延時。長時間的延時將會調(diào)用大量的“空操作”指令，占用大量的程序指令空間。這個問題將在V2.0版本中解決。
NOP.H
/*********************************************************************
單 位：廣西民族大學物理與電子工程學院
文件名稱：NOP.H
文件標識：_NOP_H_
摘 要：精密延時頭文件，可以精確延時40以內(nèi)(包括40)的時鐘周期
當前版本：V1.0
作 者：白 羽
完成日期：2010年5月9日
特別聲明：您可以任意轉載、復制本文件，但不能隨便剔除本文件說明
*********************************************************************/
#ifndef _NOP_H_
#define _NOP_H_
#define NOP(N) do{ NOP_##N(); }while(0)
#define NOP_0()
#define NOP_1() asm("nop")
#define NOP_2() NOP_1();asm("nop")
#define NOP_3() NOP_2();asm("nop")
#define NOP_4() NOP_3();asm("nop")
#define NOP_5() NOP_4();asm("nop")
#define NOP_6() NOP_5();asm("nop")
#define NOP_7() NOP_6();asm("nop")
#define NOP_8() NOP_7();asm("nop")
#define NOP_9() NOP_8();asm("nop")
#define NOP_10() NOP_9();asm("nop")
#define NOP_11() NOP_10();asm("nop")
#define NOP_12() NOP_11();asm("nop")
#define NOP_13() NOP_12();asm("nop")
#define NOP_14() NOP_13();asm("nop")
#define NOP_15() NOP_14();asm("nop")
#define NOP_16() NOP_15();asm("nop")
#define NOP_17() NOP_16();asm("nop")
#define NOP_18() NOP_17();asm("nop")
#define NOP_19() NOP_18();asm("nop")
#define NOP_20() NOP_19();asm("nop")
#define NOP_21() NOP_20();asm("nop")
#define NOP_22() NOP_21();asm("nop")
#define NOP_23() NOP_22();asm("nop")
#define NOP_24() NOP_23();asm("nop")
#define NOP_25() NOP_24();asm("nop")
#define NOP_26() NOP_25();asm("nop")
#define NOP_27() NOP_26();asm("nop")
#define NOP_28() NOP_27();asm("nop")
#define NOP_29() NOP_28();asm("nop")
#define NOP_30() NOP_29();asm("nop")
#define NOP_31() NOP_30();asm("nop")
#define NOP_32() NOP_31();asm("nop")
#define NOP_33() NOP_32();asm("nop")
#define NOP_34() NOP_33();asm("nop")
#define NOP_35() NOP_34();asm("nop")
#define NOP_36() NOP_35();asm("nop")
#define NOP_37() NOP_36();asm("nop")
#define NOP_38() NOP_37();asm("nop")
#define NOP_39() NOP_38();asm("nop")
#define NOP_40() NOP_39();asm("nop")
#endif