[原创].关于编写Nios II的延时函数的一点心得

平台

硬件：nios/f 100MHz

软件：

 

内容

0 一点说明

本文仅讨论所述平台的一点心得，若其他等级的nios或优化，请自行研究。

 

1 usleep()有多准

参考[笔记].怎样使用Nios II中的timestamp_timer？.[Nios II][SOPC Builder]，我们做以下实验：

代码1 本文所用测试代码模板

#include <stdio.h>                    // printf()
#include <unistd.h>                   // usleep()
#include "system.h"                   // 系统
#include "my_types.h"                 // 数据类型
#include "sys/alt_timestamp.h"        // timestamp
int main()
{
  u32 t0, t1, t2;
  vu32 i;

  alt_timestamp_start();                // 开启时间戳服务

  t0 = alt_timestamp();                 // 测量时间戳t0
  usleep(1000);
  t1 = alt_timestamp();                 // 测量时间戳1
  for(i=0; i<1000; i++);
  t2 = alt_timestamp();                 // 测量时间戳1

  printf("时间戳(t1-t0) = %ld \n", (t1-t0));
  printf("时间戳(t2-t1) = %ld \n", (t2-t1));
  printf("\n");
  printf("系统时钟频率是 %ld Hz\n", alt_timestamp_freq());

  return 0;
}

其中第14行和第16行的内容是下面讨论的重点

  usleep(1000);

  for(i=0; i<100; i++);

众所周知，usleep()是Nios II HAL自带的us级的延时函数，那么它究竟有多准。

（1）修改第14行为：

usleep(1*1000*1000);

编译运行的结果如图1.1 所示，usleep(1*1000*1000)共占用99,568,957个tick。那么1s有多少tick呢，正如显示的时钟频率一样，1s可分为100,000,000个tick。也就是说usleep(1*1000*1000)实际延时为99,568,957/100M=0.99568957 s。这个时间已经相当准了，和1s差距不大。

图1.1 usleep(1*1000*1000)的结果

（2）修改第14行为：

usleep(1*1000);

编译运行的结果如图1.2所示。这一次是100,843/100M=1.008ms，也不错。

图1.2 usleep(1*1000)的结果

（3）修改第14行为：

usleep(100);

编译运行的结果如图1.3所示。这一次是11,743/100M=117.43us，误差开始显现了。

图1.3 usleep(100) 的结果

（4）修改第14行为：

usleep(10);

编译运行的结果如图1.4所示。这一次是1,511/100M=15.11us，误差不是一点点。

图1.4 usleep(10)的结果

（5）修改第14行为：

usleep(1);

 

 

 

编译运行的结果如图1.5所示。这一次是620/100M=6.2us，已经相当离谱了。

图1.4 usleep(1)的结果

 

小结一下：usleep()在ms级别及以上的延时的确很准，但是us级别就有点捉襟见肘了。

 

2 想要延时1us怎么办？

（1）修改第16行为：

for(i=0; i<100; i++);

编译运行的结果如图2.1所示，亦即延时1,197/100M=11.97us。

图2.1 for(100)的结果

（2）修改第16行为：

for(i=0; i<10; i++); 

编译运行的结果如图2.2所示，亦即延时207/100M=2.07us。

图2.2 for(10)的结果

（3）修改第16行为：

for(i=0; i<1; i++);

编译运行的结果如图2.2所示，亦即延时106/100M=1.06us。

图2.3 for(1)的结果

 

小结：for(1)可以很第实现延时1us的任务。

 

需要注意的地方

观察第9行，此处i被申明为vu32(volatile unsigned long)类型，倘若改为u32(unsigned long)类型的话。那么无论i值为多少，都会被gcc优化掉的。

 

4 小结

timestamp可以有效地协助我们编写小时间段的延时代码。

 

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