1. 概要
延时在嵌入式系统中，无处不在。延时的作用是等待固定的时间后，执行某个操作。
如，控制LED闪烁，如果延时很小或者没有延时，人眼无法看到闪烁的效果。
2. 原理
CPU在延时处理中，执行指定的时间。在时间未到之前，不能返回或被打断。
3. 实现方式
实现方法有两种：硬件延时，软件延时。
3.1. 软件延时
许多情况下，系统的定时器资源有限，或者用作其他用途，这时可以选择使用软件延时的方法。软件延时，通常使用循环体实现。
3.1.1. 汇编延时
汇编语言延时特点是准确，当是不灵活。
在软件中，每执行一条指令都是要消耗时间的。那么，一条指令的执行时间是确定的吗？对于时钟固定的系统，答案是肯定的。时钟是嵌入式系统的“小心脏”。以51单片机12MHz晶振为例，12MHz的意思是单片机1s内可以执行(12M/12)=1M个机器周期，51单片机规定每个机器周期需要12个时钟震荡周期。换句话说，每个机器周期的时间=1/1M=1um。不同的汇编指令，消耗的时间是机器周期的整数倍。
指令 功能 机器周期数 时间（um）
MOV 数据传送 1 1
NOP 空操作 1 1
DJNZ 循环移位 2 2
LCALL 调用 2 2
RET 返回 2 2因此，使用汇编语句可以实现很精确的延时。汇编实例分析，50ms延时子程序
DEL : MOV R7, #200 ①
DEL1: MOV R6, #125 ②
DEL2: DJNZ R6, DEL2 ③
DJNZ R7, DEL1 ④
RET ⑤①：MOV R7, #200 ，单周期指令，执行一次，时间1us
②：MOV R6, #125，单周期指令，由于④，循环执行200次，时间200us
③：DJNZ R6, DEL2，双周期指令，由于②和④，循环执行125*200次，时间2*125*200us
④：DJNZ R7, DEL1，双周期指令，由于①，循环执行200次，时间2*200us
⑤：RET，双周期指令，只执行一次，时间2us
总时间=①+②+③+④+⑤=1+200+2*125*200+2*200+2=50603≈50ms
3.1.2. C 语言延时
C 语言实现的延时程序就相对灵活一些。
C 语言最终编译为汇编语言，就可以知道程序的执行时间了。
可以在C文件中使用NOP()语句实现。(假设：晶振12MHz,一个机器周期1us.)
例1：
void delay_10us(void)
{
_NOP_();
_NOP_();
_NOP_();
_NOP_();
_NOP_();
_NOP_();
}分析：上面函数中使用了6个NOP()语句，每句执行时间为1us；调用delay_10us函数时，执行LCALL指令（2个机器周期，2us），函数退出时执行RET指令（2个机器周期，2us），执行该函数共消耗10us时间。
例2：
void delay(unsigned char n)
{
while(--n);
}如果调用delay(1)，keil C对应的汇编代码为
C:0x0005 7F01 MOV R7,#0x01
C:0x0007 111D ACALL delay1(C:001D)
C:0x001D DFFE DJNZ R7,delay1(C:001D)
C:0x001F 22 RET分析：传递参数1，函数调用2，函数返回2，此三个为固定开销，还有DJNZ的2个
实际延时= 1+2+2+n*2
例3：
void delay_500_ms(void)
{
unsigned char i, j, k;
for(i = 15; i > 0; i--)
for(j = 202; j > 0; j--)
for(k = 81; k > 0; k--);
}对应的汇编代码
DEL: MOV R7, #15
DEL1: MOV R6, #202
DEL2: MOV R5, #81①
DJNZ R5, $①
DJNZ R6, DEL2
DJNZ R7, DEL1
RET分析：
一层循环n:R5*2 = 81*2 = 162us DJNZ 2us
二层循环m:R6*(n+3) = 202*165 = 33330us DJNZ 2us + R5赋值 1us = 3us
三层循环: R7*(m+3) = 15*33333 = 499995us DJNZ 2us + R6赋值 1us = 3us
循环外: 5us 子程序调用 2us + 子程序返回 2us + R7赋值 1us = 5us
延时总时间 = 三层循环 + 循环外 = 499995+5 = 500000us =500ms
计算公式:延时时间=[(2*R5+3)*R6+3]*R7+5
3.1.3. 软件延时步骤
- 确定系统时钟
- 计算指令周期
- C语言，分析对应的汇编代码
- 根据指令消耗的机器周期数，计算延时时间
3.2. 硬件延时
硬件延时就是使用定时器了。
对于晶振12MHz,一个机器周期1us的51单片机而言，最长的延时时间为216=65536us，若定时器采用工作方式2，可以实现精确延时。步骤，配置定时器工作方式，设置计数值，启动定时器，等待溢出，停止计数器。
void delay_1ms(void)
{
TMOD = 0x01; /*定时器0工作在模式1下(16位计数器)*/
TH0 = 0xfd; /*(65536-1000)/256*/
TL0 = 0x65; /*(65536-1000)%256*/
TR0 = 1; /*启动定时器*/
while(TF0 == 0); /*计数器溢出后TF0由0变1*/
TR0 = 0; /*停止定时器*/
}65.536ms内的延时程序
void delay_us(int n)
{
TMOD = 0x01;
TH0 = (65536-n)/0xff;
TL0 = (65536-n)%0xff;
TR0 = 1;
while(TF0 == 0);
TR0 = 0;
}3.2.1 硬件延时步骤
- 选择定时器
- 配置定时器工作方式
- 计算计数值，设置相关寄存器
- 启动定时器
- 等待溢出
- 停止定时器
参考
单片机延时方法总结
51单片机Keil C延时程序的简单研究
