MSP430是超低功耗16位單片機，越來越受到電子工程師親睞並得到廣泛應用。因此
，上海正偉就此解析MSP430的軟硬件C延時程序設計，C程序直觀，可讀性好，易於移植和維護
，已被很多單片機編程人員所采用。MSP430集成開發環境(如IAR Embedded Workbench和AQ430)都集成了C編譯器和C語言級調試器C―SPY。但是C語言難以實現精確延時，這一直困擾著很多MSP430單片機程序員。筆者在實際項目開發過程中，遇到很多需要嚴格時序控製的接口器件

，如單總線數字溫度傳感器DSl8820、實時時鍾芯片PCF8563(需要用普通]／o模擬12C總線時序)、三線製數字電位器AD8402、CF卡(Compact Flash Card)等都需要μs級甚至納ns級精確延時
；而一些慢速設備隻需要ms到s級的延時。為此，筆者提出了適合於不同延時級別需要的軟件或硬件精確延時方法


，並已實際應用，效果良好

，大大縮短了開發周期。 　   

  1 . 硬件延時,

　　MSP430單片機係統程序多采用事件驅動機製
，即在沒有外部事件觸發的情況下CPU休眠於低功耗模式中。當外部事件到來時，產生中斷激活CPU，進入相應的中斷服務程序(ISR)中。中斷響應程序隻完成兩個任務，一是置位相應事件的標誌
，二是使MCU退出低功耗模式。主程序負責使MCU在低功耗模式和事件處理程序之間切換，即在主程序中設一個無限循環，係統初始化以後直接進入低功耗模式。MCU被喚醒後，判斷各標誌是否置位。如果是單一標誌置位,那麼MCU執行相應的事件處理程序，完成後轉入低功耗模式
；若是有多個標誌同時置位，主程序按照事先排好的消息隊列對它們依次判別並進行處理，所有事件處理完畢以後MCU休眠，係統進入低功耗狀態(該消息隊列的順序是按照任務的重要性設定的優先級)。在這種前後台係統中
，由於主程序是無限循環，就必須關閉看門狗，與其閑置
，不如用其定時器的功能作硬件延時。使用MSP430單片機看門狗定時器實現任意時長精確延時，既滿足了係統實時低功耗的要求
，也彌補了使用無限循環延時的時間難確定和占用CPU時間長的缺點。通過下例，講解在同一WDT ISR中完成不同時長延時的技巧。   
     #pragma vector=WD_r_VECTOR   
     interrupt void WDT_Delay(void){   
  ／／看門狗中斷服務程序   
      if((DelayTime&Delay500ms)==Delay500ms){   
      ／／判斷需要500 ms延時的標誌是否置位   
      static unsigned int n250MS=O；   
      n250MS++

；   
      if(n250MS==2){      ／／延時250ms×2=500ms   
      n250MS=0

；      ／／清零計數器   
      DelayTime＆=~Delay500ms；／／複位標誌位   
      WDTCTL=WDTHOLD+WDTPW;   
      1El＆=～WDTlE；／／關閉看門狗定時器並禁止其中斷   
      }   
      }   
      if((DelayTime＆Delay30s)==Delay30s){   
      ／／判斷需要的30 s延時標誌是否置位   
      static unsigned int nS=0；   
      nS++；   
      if(nS==30){      ／／延時1 s×30=30 s   
      nS=0；      ／／清零計數器   
      DelayTime＆=～Delay30s；／／複位標誌位   
      WDTCTL=WDTHOLD+WDTPW;   
      IEl&=～WDTlE
；  ／／關閉看門狗定時器並禁止其中斷   
      }   
      }   
      }   
      如果任務1需要500 ms的延時
，隻需在需要延時處執行如下語句：   
      WDTCTL=WDT_ADLY_250
；   
     IE┃ =WDTIE
；      ／／①   
      DelayTime┃=Delay500ms      ／／②   
      while((DelayTime＆Delay500ms)==Delay500ms)
；  ／／③   
  ①處是配置看門狗工作在定時器模式，WDT每隔250 ms產生一次中斷請求。可以根據需要改變時鍾節拍
，在使用32768 Hz晶振作為時鍾源時，可以產生1．9ms、16 ms、250 ms和1000 ms的延時基數。在頭文件msp430xl4x．h中
，將這4種翻轉時間的WDT配置宏定義為：WDT_ADLY_1_9
、WDT_ADLY_16、WDT_ADLY_250和WDT_ADLY_1000。如果用DCOCLK作為SMCLK的時鍾源，WDT選擇SMCLK=1 MHz為時鍾源
，這樣可以有O．064 ms、0．5 ms
、8 ms和32 ms延時基數可供使用。   
  ②處設置一個標誌位，方便WDT ISR判別並進入相應的延時分支。   
  ③處一直判別DelayTime標誌組中的Delay500ms位，如果處於置位狀態，說明所需的延時未到，執行空操作，直到延時時間到，在WDTISR中將Delay500ms複位，跳出while()循環，執行下一條指令。      
     同理，如果任務2需要30 s延時
，通過WDTCTL=WDT_ADLY_1000激活WDT中斷，每隔1 s進中斷一次，在WDT ISR中判別標誌發現是Delay30s置位而不是Delay500ms執行30 s延時程序分支。每中斷一次
，計數器nS加l，直到計到30
，說明30 s延時完成，清零計數器，停止看門狗(WETCTL=WE)THOLD+WDTPW；)可停止產生中斷

，並複位該延時標誌
，以通知任務延時時間到，可以執行下麵的指令了。          
     在WDT ISR中可以根據延時基數和計數器的搭配實現任意長度的時間延時。在係統程序設計時

，先確定所需的不同延時時間，然後在WDT。ISR中添加相應的延時分支即可。嵌入式實時操作係統μC／OS―II移植於MSP430單片機就是使用看門狗定時器產生時鍾節拍的。          
     對於係統比較簡單
，隻需要單一時長的延時．而又要考慮係統功耗時，介紹另一種使用看門狗定時器中斷完成延時的方法。若要延時1 s，則設定WDT每250 ms中斷一次。在需要延時處，啟動看門狗定時器並允許其中斷，係統進入低功耗模式3(共有5種．模式)休眠。在中斷服務程序中對延時時間累加，當達到1 s時喚醒CPU

，並停止看門狗定時器中斷。實例代碼如下：   
      vold main(vold){   
      WDTCTL=WDT_ADT_ADLY_250)   
      ／／啟動WDT,每250 ms中斷一次   
      IEII=WDTIE)／／使能看門狗定時器中斷   
      _BIS_SR(LPM3_bitS+GIE)；   
      ／／係統休眠於低功耗模式3，開總中斷   
      }   
      #pragrna vector=WDT_VECTOR   
      ―interrupt void WDT_Delay(void){  ／／看門狗中斷服務程序   
      statlc unsigned charn=4；   
      if(一一n==O){      ／／延時4×250 ms=1 s   
      ―BlC_SR_IRQ(LPM3_blts)；   
      ／／將CPU從低功耗模式3喚醒   
      WDTCTL=WDTHOLD+WDTPW：   
      IEl＆=～WDTIE；)   
      ／／關閉看門狗定時器並禁止其中斷   
      }           
     這種方法充分發揮了MSP430係列的超低功耗特性，在等待延時的過程中，CPU不(bu)需(xu)要(yao)一(yi)直(zhi)判(pan)斷(duan)標(biao)誌(zhi)位(wei)以(yi)得(de)知(zhi)延(yan)時(shi)結(jie)束(shu)，而(er)是(shi)進(jin)入(ru)省(sheng)電(dian)模(mo)式(shi)。等(deng)待(dai)過(guo)程(cheng)中(zhong)

，隻(zhi)有(you)極(ji)短(duan)的(de)時(shi)間(jian)會(hui)在(zai)中(zhong)斷(duan)服(fu)務(wu)程(cheng)序(xu)中(zhong)累(lei)計(ji)時(shi)間(jian)並(bing)進(jin)行(xing)判(pan)斷(duan)。可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)需(xu)要(yao)設(she)置(zhi)CPU進入不同的低功耗模式LPMx。如果係統使用了多種外設中斷，並在其他中斷服務程序中也有喚醒CPU的語句，這種方法便不再適用了。         
     μs級延時不宜使用硬件延時，因為頻繁的進出中斷會使CPU用大量時間來響應中斷和執行中斷返回等操作。硬件延時的方法適用於ms級以上的長時間延時。　   

  2 . 軟件延時    
      在對數字溫度傳感器DS18820的操作中
，用到的延時有：15 μs
、90μs、270 μs、540 μs等。這些延時短暫，占用CPU時shi間jian不bu是shi太tai多duo，所suo以yi比bi較jiao適shi合he軟ruan件jian延yan時shi的de方fang法fa。通tong過guo彙hui編bian語yu言yan編bian寫xie的de程cheng序xu，很hen容rong易yi控kong製zhi時shi間jian，我wo們men知zhi道dao每mei條tiao語yu句ju的de執zhi行xing時shi間jian
，每mei段duan宏hong的de執zhi行xing時shi間jian及ji每mei段duan子zi程cheng序xu加jia調tiao用yong的de語yu句ju所suo消xiao耗hao的de時shi間jian。因yin此ci，要yao用yongC語言編製出較為精確的延時程序，就必須研究該段C程序生成的彙編代碼。       
  循環結構延時：延時時間等於指令執行時間與指令循環次數的乘積，舉例來講
，對如下延時程序進行實驗分析。   
      void delay(unsigned int time){   
      while(time一一){}
；        
  在main()中調用延時函數delayr(n)
；得到的延時時間是多少，需要在MSP430單片機的集成編譯環境IAR Em―bedded Wclrkbeneh IDE 3．10A中編製測試。          
     使用C430寫好一段可執行代碼，在其中加入延時函數，並在主函數中調用，以delay(1OO)為例。設置工程選項Options，在Debugger欄中將Drivet選為Simulator
，進行軟件仿真。在仿真環境C―SPY Debugger中

，從菜單View中調出Disassembly和Register窗口，前者顯示編程軟件根據C語言程序編譯生成的彙編程序，在後者窗口中打開CPU Register子窗體
，觀察指令周期計數器CYCLE―COUNTER。可以看到
，delay()編譯得到如下代碼段：   
      delav：   
      001112  OF4C mov．w R12，R15   
      OOlll4  0C4F mov．w  R15．R12   
      001116      3C53  add．w  #0xFFFF．R12   
      001118  0F93  tst．w  R15   
      00111A  FB23  jne      deIay        
  單步執行，觀察CYCI正COUNTER，發現每執行一條指令


，CYCLECOUNTER的值加1
，說明這5條指令各占用1個指令周期，循環體while()每執行一次需要5個指令周期，加上函數調用和函數返回各占用3個指令周期
，delay(100)延時了5×100+6―506個(ge)指(zhi)令(ling)周(zhou)期(qi)。隻(zhi)要(yao)知(zhi)道(dao)指(zhi)令(ling)周(zhou)期(qi)
，就(jiu)能(neng)容(rong)易(yi)的(de)計(ji)算(suan)出(chu)延(yan)時(shi)時(shi)長(chang)了(le)。延(yan)時(shi)函(han)數(shu)因(yin)循(xun)環(huan)語(yu)句(ju)和(he)編(bian)譯(yi)器(qi)的(de)不(bu)同(tong)，執(zhi)行(xing)時(shi)間(jian)也(ye)有(you)所(suo)不(bu)同(tong)
，依(yi)照(zhao)上(shang)述(shu)方(fang)法(fa)具(ju)體(ti)分(fen)析(xi)，可(ke)以(yi)達(da)到(dao)靈(ling)活(huo)編(bian)程(cheng)的(de)目(mu)的(de)。           
  MSP430的指令執行速度即指令所用的周期數，這裏的時鍾周期指主係統時鍾MCLK的周期。單片機上電後，如果不對時鍾係統進行設置
，默認800 kHz的DCOCLK為MCLK和SMCLK的時鍾源
，LFXTl接32768 Hz晶體，工作在低頻模式(XTS=O)作為ACLK的時鍾源。CPU的指令周期由MCLK決定，所以默認的指令周期就是1／800 kHz=1．25μs。要得到lμs的指令周期需要調整DCO頻率
，即MCLK=1 MHz
，隻需進行如下設置：BCSCTLl=XT20FF+RSEL2；   
      ／／關閉XT2振蕩器，設定DCO頻率為1 MHz   
      DCOCTL=DCO2   
      ／／使得單指令周期為lμs    
      並不是說MSP430單片機軟件延時最小的延時基準是lμs，當開啟XT2=8 MHz高頻振蕩器
，指令周期可以達到125 ns。MSP430F4XX係列的單片機由於采用了增強型鎖頻環技術FLL+，可以將DCO頻率倍增到40MHz，從而得到最快25 ns的指令周期。     
     調用延時函數的方法適合於100 μs～1 ms之間的延時
，100μs以下的短延時最好通過空操作語句_NoP()或其任意個組合來實現。可使用宏定義實現需要的延時，如要延時3 μs，則：   
      #define DELAY5US{_NOP();_NOP()；_NOP()

；}