MSP430系列微控器高精度软件定时程序测试

我爱因仑风 · 发表于 2016-4-11 22:00:23

/*****************************************软件延时************************************/
# define CPU_F ((double)8000000)
#define delay_us(x) __delay_cycles((long)(CPU_F*(double)x/1000000.0))
#define delay_ms(x) __delay_cycles((long)(CPU_F*(double)x/1000.0))
/**************************************************************************************/
#define CPU_F((double)8000000)中的8000000表示的是你系统的时钟，该值要随你试验系统的改变而改变。本例中8000000为MCLK=8MHz的意思。

以下例程是分别产生微秒级和毫秒级延时的示范，如果要实现不同的延时只要改变程序中的实参就可以了。调用此程序时实参必是数字，而不能使用变量作为实参。
   理论上各个延时函数可以达到如下精度：
   delay_us(1); //延时1us
   delay_ms(1); //延时1ms
   delay_us(4.2);  //延时4.2us
   delay_ms(4.2);  //延时4.2ms

上诉例程我用MSP430F448平台测试，现将所用程序及实测结果发布如下，供各位参考：
1MHZ主频下软件定时情况：
程序：
#include  <msp430x44x.h>
/*****************************************软件延时************************************/
#define CPU_F ((double)1000000)
#define delay_us(x) __delay_cycles((long)(CPU_F*(double)x/1000000.0))
#define delay_ms(x) __delay_cycles((long)(CPU_F*(double)x/1000.0))
/**************************************************************************************/
//1000000是CPU的主频，即MCLK,需要随系统的改变而改变
void main(void)
{
  WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;
  P1DIR = 0x22;
  P1SEL = 0x22;
  P2DIR=0X01;
  for(;;)
  {
delay_us(1);
P2OUT^=0X01;
  }
}
结果：
//delay_us(1)：  实际延时时间为6.8us
//delay_us(10);  实际延时时间为15.6us
//delay_us(20);  实际延时时间为24.8us
//delay_us(90);  实际延时时间为92us
//delay_us(100); 实际延时时间为100us
//delay_us(900); 实际延时时间为880us
//delay_us(1000);实际延时时间为0.96ms
//delay_ms(1); 实际延时时间为0.96ms
//delay_ms(10);  实际延时时间为9.6ms
//delay_ms(100); 实际延时时间为96ms
//delay_ms(500); 实际延时时间为480ms
//delay_ms(1000); 实际延时时间为950ms
//delay_ms(10000); 实际延时时间为10s

2MHZ主频如下：
程序
#include  <msp430x44x.h>
/*****************************************软件延时************************************/
#define CPU_F ((double)2000000)
#define delay_us(x) __delay_cycles((long)(CPU_F*(double)x/1000000.0))
#define delay_ms(x) __delay_cycles((long)(CPU_F*(double)x/1000.0))
/**************************************************************************************/
//2000000是CPU的主频，即MCLK,需要随系统的改变而改变
void main(void)
{
  WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;
  FLL_CTL0 |= XCAP18PF;
  SCFI0 |= FN_2;
  SCFQCTL = 60;
  P1DIR = 0x22;
  P1SEL = 0x22;
  P2DIR=0X01;
  for(;;)
  {
delay_ms(1000);
P2OUT^=0X01;
  }
}
结果：
//delay_us(1)：  实际延时时间为4us
//delay_us(10);  实际延时时间为13.2us
//delay_us(20);  实际延时时间为23.2us
//delay_us(90);  实际延时时间为92us
//delay_us(100); 实际延时时间为104us
//delay_us(900); 实际延时时间为900us
//delay_us(1000);实际延时时间为1.04ms
//delay_ms(1); 实际延时时间为1.04ms
//delay_ms(10);  实际延时时间为10ms
//delay_ms(100); 实际延时时间为100ms
//delay_ms(500); 实际延时时间为500ms
//delay_ms(1000); 实际延时时间为1000ms
//delay_ms(10000); 实际延时时间为10s

8MHZ主频：
程序：
#include  <msp430x44x.h>
/*****************************************软件延时************************************/
#define CPU_F ((double)8000000)
#define delay_us(x) __delay_cycles((long)(CPU_F*(double)x/1000000.0))
#define delay_ms(x) __delay_cycles((long)(CPU_F*(double)x/1000.0))
/**************************************************************************************/
//8000000是CPU的主频，即MCLK,需要随系统的改变而改变
void main(void)
{
  WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;                // Stop watchdog timer
  FLL_CTL0 |= DCOPLUS+XCAP18PF;          // Set load capacitance for xtal
  SCFI0 |= FN_4;                         // x2 DCO, 4MHz nominal DCO
  SCFQCTL = 121;                         // (121+1) x 32768x 2= 8Mhz
  P1DIR = 0x22;                            // P1.1 & P1.5 to output direction
  P1SEL = 0x22;
  P2DIR=0X01;                            // P1.1 & P1.5 to output MCLK & ACLK
  for(;;)
  {
delay_ms(1000);
P2OUT^=0X01;
  }
}
结果：
//delay_us(1)：  实际延时时间为1.75us
//delay_us(10);  实际延时时间为10.80us
//delay_us(20);  实际延时时间为20.8us
//delay_us(90);  实际延时时间为90.5us
//delay_us(100); 实际延时时间为100us
//delay_us(900); 实际延时时间为900us
//delay_us(1000);实际延时时间为1ms
//delay_ms(1); 实际延时时间为1ms
//delay_ms(10);  实际延时时间为10ms
//delay_ms(100); 实际延时时间为100ms
//delay_ms(500); 实际延时时间为500ms
//delay_ms(1000); 实际延时时间为1s
//delay_ms(10000); 实际延时时间为10s

上述测试说明：
程式用于20us以下的延时，误差会比较大，主频越高误差越小；
大于20us小于1000ms的延时，定时时间几乎没有什么误差。

在系统实时性要求比较高的情况下，10ms以上的延时采用软件来实现不是很好的选择，建议采用硬件方式。对于us级的延时，本文提供的程式非常有实用价值。