程序延时里的思维

程序延时里的思维

　　大概所有的51单片机初学者在用到延时的时候都有一个共同点，那就是使用一段空循环消耗CPU的时间从而达到延时目的，常见的函数就是图1-1中的delay函数。这种模式在初学阶段的确是简单易懂，学习起来会得心应手，这可以称得上是我们单片机生涯的童年时代，它使我们学会了走起来。但对于学习了三四年单片机的人来说，不能再单单走了，要跑起来！

void delay(unsigned int ms)    
{ 
    unsigned int i,j; 
    for( i = 0; i < ms; i++ )
    { 
        for( j = 0; j < 1141; j++ );
    }
}

 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1-1

　　 为何说delay函数只是走起来？这得要看清楚作为初学者我们的思维是一种什么样的概念，其实我也说不清。。。只能打个比喻，假如有个空间里面有按键、显示屏、串口接收、led。在我的认知里有三种思维维度：

　　一维度：一个平面里的一条直线。程序从开始就一步一个模块地走，我们都知道，按键存在这机械抖动，为了消除这个抖动，就需要在判断按键后延时10ms左右的时间再次判断，如图1-2，那么这10ms的时间被固定在了这条时间轴里面。10ms的时间对单片机来说是很长很长的，会导致显示屏刷新变慢，LED驱动迟钝，串口数据丢失。

                                        

keyscan(void)
{    
    unsigned char keynum;
    if(Key==0)   //检测是否有键按下
    {
        delay(10);    //延时10ms去抖动
        if(Key==0)    //再次检测是否依然有键按下
        {
            
             keynum = 1;
             while(Key==0);          //等待按键释放
         }
    }
}   

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1-2

二维度：一个平面里的曲线。串口接收采用了中断方式，按键扫描采用了定时器中断扫描方式，因为串口数据不是一直有，且按键不是一直被按，所以时间轴比一维度的要缩短了，但是当定时器中断时，进入中断扫描按键，delay函数依然占用了10ms的时间。

                                  

三维度：空间里不同维度交织的直线。立体图太难画了，就当串口和按键是来自不同的平面吧~这里引用了缓存的概念，通过变量buf缓存数据，串口通过中断把数据存到串口buf中，按键通过定时器中断扫描，把值存到按键buf中，这时候按键扫描用的是图1-3中的函数，配置定时器为2.5ms中断，如此一来，取消了delay函数，主函数轴中只需要几条指令的时间就把按键扫描的功能完成。在需要扫描按键的时候，读取按键buf的值，判断它是否大于10即可，而按键其实在另一个时间轴里完成了10*2,5个ms的滤波。串口和按键各自在不同的时间轴中运行，通过buf变量和主时间轴交织在一起，仿佛形成了一个三维的空间，用专业的术语描述这就叫做——分时系统。

                            

void timer() interrupt 1 //定时器中断函数 2.5ms
{
    if(key == 0)                     //如果按键按下
    {
        if(buf < 20)                //滤波20*2.5ms
        {
            buf++;    
        }
    }
    else
    {
        if(buf > 0)
        {
            buf--;
        }    
    }        
}        

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图1-3

　　现在回过头来看看delay函数，是不是处在一维度里？这种思维会约束我们写代码的习惯，使我们的代码得不到高效率、高稳定性，我们必须要往上冲破更高维度的思维。CPU的时间是非常宝贵的，哪怕是1ms的时间。为了得到更快的速度，IC厂商不断地提高CPU时钟频率，主流的STM32F4系列达到了168M的主频；CPU架构也由冯诺依曼结构发展成了哈佛结构；过去取指令一个时钟，而后再执行指令又一个时钟，已经演变成多级流水线架构,，如图1-4。IC厂商如此努力把CPU速度提高，我们怎么能让CPU原地转几万圈来延时，这太对不起人家了~