广西民族大学物理与电子工程学院 白羽
众所周知，相比于其他编程语言，C语言在编写嵌入式编程中有着绝对的优势。但它总也有缺点的：它的时序性比较差，不容易编写精准的延时。而在编写嵌入系统驱动程序时，常常需要比较精确的软件延时，这使得C语言的“劣势”暴露了出来，一般都只能通过嵌入汇编的方式实现。例如，在1MHZ工作频率下需要延时10us，就需要嵌入10句“空操作”指令，显然在书写上比较难堪。本文提出一种简化书写的延时方案，使用带参数的宏构来造微小时间片，可以实现完全精确的软件延时，大大方便了驱动程序及软件模拟通信协议的编写。
说明：以下皆为ICC AVR平台下的讨论，对AVR系列所有型号的单片机皆有效。至于其他平台，可据此方案自行修改和移值。
该方案的实现方法其实很简单：
首先定义N个宏，分别调用 1 ~ N 个汇编“空操作”指令，如：
#define NOP_1 asm("nop") //延时一个时钟周期
#define NOP_2 NOP_1; asm("nop") //延时两个时钟周期
#define NOP_3 NOP_2; asm("nop") //延时三个时钟周期
#define NOP_4 NOP_3; asm("nop") //延时四个时钟周期
……
#define NOP_40 NOP_40; asm("nop") //延时40个时钟周期
然后利用“##”操作符，实现带参数宏的延时：
#define NOP(N) NOP_##N //延时 N个时钟周期
操作符的作用是把两个部分的内容连成一个内容。就是说，NOP(3)展开后成为NOP_3，NOP(4)展开后成为NOP_4，等等。因此，定义上述宏之后，就可通过调用NOP(N)语句实现精确软件延时。例如：
NOP(4)； //延时4个时钟周期
上述语句展开过程如下：
NOP_3 ; asm("nop");
NOP_2; asm("nop"); asm("nop");
NOP_1; asm("nop"); asm("nop"); asm("nop");
asm("nop"); asm("nop"); asm("nop"); asm("nop");
正好延时4个时钟周期
不过，上面的宏还不够完善，如果试图使用下面的语句，程序将会出现漏洞。
if(表达式)
NOP(3);
else
NOP(4);
这是因为NOP(N)宏展开之后，不是一个语句，而是变成N个语句。故必须用花括号括起来，程序才能运行正确。即应该改为：
if(表达式)
{
NOP(3);
}
else
{
NOP(4);
}
如果把NOP（N）宏的定义改为：
#define NOP(N) do{ NOP_##N ; }while(0)
则NOP(N)宏展开之后只形成一个语句，将不会出现上面的问题。
但是要注意，“##”操作符只能按照原样把两边的内容连在一起。故NOP（N）的参数必须是具体的常量,即只能是数字，并且，与该数字相对应的宏NOP_N已必须已经定义。
例如：
“NOP(3+4);”语句展开之后，将将变成“NOP_3+4;”，出现语法错误；
又如：
“NOP(a);”语句展开之后，将将变成“NOP_a;”，而“NOP_a;”未定义。
只有这样的语句才是正确的调用：
NOP(20); //延时20个时钟周期
将上述方案整理成一个头文件，以后就可以任意调用了。下面是整理好的头文件：
注意：该文件不宜作长时间的延时。长时间的延时将会调用大量的“空操作”指令，占用大量的程序指令空间。这个问题将在V2.0版本中解决。
NOP.H
/*********************************************************************
单 位：广西民族大学物理与电子工程学院
文件名称：NOP.H
文件标识：_NOP_H_
摘 要：精密延时头文件，可以精确延时40以内(包括40)的时钟周期
当前版本：V1.0
作 者：白 羽
完成日期：2010年5月9日
特别声明：您可以任意转载、复制本文件，但不能随便剔除本文件说明
*********************************************************************/
#ifndef _NOP_H_
#define _NOP_H_
#define NOP(N) do{ NOP_##N(); }while(0)
#define NOP_0()
#define NOP_1() asm("nop")
#define NOP_2() NOP_1();asm("nop")
#define NOP_3() NOP_2();asm("nop")
#define NOP_4() NOP_3();asm("nop")
#define NOP_5() NOP_4();asm("nop")
#define NOP_6() NOP_5();asm("nop")
#define NOP_7() NOP_6();asm("nop")
#define NOP_8() NOP_7();asm("nop")
#define NOP_9() NOP_8();asm("nop")
#define NOP_10() NOP_9();asm("nop")
#define NOP_11() NOP_10();asm("nop")
#define NOP_12() NOP_11();asm("nop")
#define NOP_13() NOP_12();asm("nop")
#define NOP_14() NOP_13();asm("nop")
#define NOP_15() NOP_14();asm("nop")
#define NOP_16() NOP_15();asm("nop")
#define NOP_17() NOP_16();asm("nop")
#define NOP_18() NOP_17();asm("nop")
#define NOP_19() NOP_18();asm("nop")
#define NOP_20() NOP_19();asm("nop")
#define NOP_21() NOP_20();asm("nop")
#define NOP_22() NOP_21();asm("nop")
#define NOP_23() NOP_22();asm("nop")
#define NOP_24() NOP_23();asm("nop")
#define NOP_25() NOP_24();asm("nop")
#define NOP_26() NOP_25();asm("nop")
#define NOP_27() NOP_26();asm("nop")
#define NOP_28() NOP_27();asm("nop")
#define NOP_29() NOP_28();asm("nop")
#define NOP_30() NOP_29();asm("nop")
#define NOP_31() NOP_30();asm("nop")
#define NOP_32() NOP_31();asm("nop")
#define NOP_33() NOP_32();asm("nop")
#define NOP_34() NOP_33();asm("nop")
#define NOP_35() NOP_34();asm("nop")
#define NOP_36() NOP_35();asm("nop")
#define NOP_37() NOP_36();asm("nop")
#define NOP_38() NOP_37();asm("nop")
#define NOP_39() NOP_38();asm("nop")
#define NOP_40() NOP_39();asm("nop")
#endif
