在线延迟环路发生器为我提供了运行时间为0.5秒的延迟环路，用于运行频率为16MHz的芯片。
我想到的问题是：
- 如果寄存器变为负数，分支是否继续分支？
-
如何准确计算开始时加载的值？
ldi r18, 41 ldi r19, 150 ldi r20, 128 L1: dec r20 brne L1 dec r19 brne L1 dec r18 brne L1
准确回答您的问题：
1：DEC 指令不知道"有符号"数字，它只是递减一个 8 位寄存器。 二进制补码算术的奇迹使这在环绕(0x00 -> 0xFF，与 0 -> -1 的位模式相同)。 DEC 指令还在状态寄存器中设置 Z 标志，BRNE 使用该标志来确定是否应该发生分支。
2：从AVR手册中可以看出，DEC是一个单周期指令。 BRNE在不分支时也是单循环，分支时也是2个周期。 因此，要计算循环的时间，您需要计算每条路径将被采用的次数。
考虑单个 DEC/BRNE 循环：
ldi r8 0
L1: dec r8
brne L1
此循环将执行 256 次，即 DEC 的 256 个周期和 BRNE 的 512 个周期，总共 768 个周期。 在16MHz时，这是48us。
将其包装在外部延迟循环中：
ldi r7 10
ldi r8 0
L1: dec r8
brne L1
dec r7
brne L1
您可以看到，每次内循环计数器达到 0 时，外循环计数器都会递减。 因此，在我们的示例中，外循环 DEC/BRNE 将发生 10 次(768 个周期)，内循环将发生 10 x 256 次，因此此循环的总时间为 10 x 48us + 48us(528us)。同样适用于 3 个嵌套循环。
从这里开始，计算每个循环应该执行多少次才能达到所需的延迟是微不足道的。 这是外部循环可以执行的最大迭代次数少于所需时间，然后取出该时间，对下一个嵌套循环执行相同的操作，依此类推，直到最内部循环填满剩余的少量。
如何准确计算开始时加载的值？
计算总周期数 => 0.5s * 16000000 = 8000000
知道r20和r19环路的总周期(从零到零)，AVR寄存器是8位，所以一个完整的环路是256次(dec 0 = 255)。dec是 1 个周期。 条件(分支)发生时brne为 2 个周期，未发生时为 1 个周期。
所以最内在的循环：
L1: dec r20
brne L1
从零到零 (r20=0)： 255 * (1+2) + 1 * (1+1) = 767 个周期(分支被占用 255 次，它通过 1 次)。
使用r19的第二个包装循环为：255 * (767+1+2) + 1 * (767+1+1) = 197119 个循环
当分支被采用时，单个r18循环是197119+1+2 = 197122个周期。(197121当分支不被采用=延迟循环的最终退出时，我将在下一步通过一个技巧来避免这个-1)。
现在这几乎足以计算初始r18，让我们先用 O(1) 代码调整总周期，即指令ldi三倍，需要 1 个周期：total2 = 8000000 - (1+1+1) + 1 = 7999998 ...等等，最后的+1是多少？这是假的额外周期来延迟，使最终r18循环假装它的成本与非最终循环相同，即197122周期。
就是这样，初始r18必须足以等待至少7999998个周期：r18 = (7999998 + 197122 - 1) div 197122 = 41." + 197122 - 1" 部分将确保丰度循环符合约束：0 <= abundant_cycles < 197122(余数由197122除法)。
41 * 197122 = 8082002......这太多了，但现在我们可以通过设置r19和r20到特定值来减少额外的周期，以微调延迟。那么要剃掉多少呢？8082002 - 7999998 = 82004周期。
单r19环路在分支时需要 770 个周期，在退出时需要 769 个周期，所以让我们再次通过将 82004 调整为仅 82003 来避免 769 被剃掉。82003 div 770 = 106： 可以跳过 106 个r19循环，r19 = 256 - 106 = 150.现在这将减少 81620 个周期，因此 82003 - 81620 = 383 个周期要减少。
单r20循环在分支时需要 3 个周期，在退出时需要 2 个周期。我将再次考虑到退出循环只有 2 个周期 -> 383 => 382 剃掉。和382 div 3 = 127，余数1。r20 = 256 - 127 = 129并少做一个以剃掉额外的 3 个周期(以覆盖剩余部分)= 128。然后缺少 2 个周期 (3-1) 等待以使其成为完整的 8mil。
所以：
ldi r18, 41
ldi r19, 150
ldi r20, 128
L1: dec r20
brne L1
dec r19
brne L1
dec r18
brne L1
根据我的计算，应该等待 8000000-2 个周期(如果没有被其他东西中断)。
让我们尝试验证：
初始r20： 1273 +1 2 = 383 个周期
初始r19： 1*(383+1+2) + 148*(767+1+2) + 1*(767+1+1) = 115115 个周期 (这是初始r20不完整循环一次，然后是 149 次全时r20周期，最后一个周期由于退出brne而为 -1)r18总数：1*(115115+1+2) + 39*(197119+1+2) + 1*(197119+1+1) = 7999997 个周期。
三个ldi是 +3 个周期 = 7999997+3 = 8000000。
而且缺少的 2 个周期无处可见，所以我在某个地方犯了一个错误。
如您所见，背后的数学相当简单，但手工完成非常平凡，并且容易出错......
啊，我想我知道我在哪里犯了错误。当我剃掉丰富的周期时，不涉及终止循环(这是实际延迟过程的一部分)，所以我不应该将to_shave_off周期调整为 -1。然后r19 = 106之后，我仍然需要剃掉 384 个周期，这正好是 384/3 = 128 个循环才能从r20 = 256-128 = 128中剃掉.没有剩余，没有缺失的循环，完美的8mil。
如果您无法遵循这种反向计算，请尝试其他方式，想象 2 位寄存器(仅 0..3 个值)，并在纸上用 r18=r19=r20=2 进行类似的循环，并手动计算周期以查看它是如何演变的。 即 3x LDI = +3， dec r20，brne，dec r20，brne(skip) = +5 个周期， dec r19， brne = +3， ...等。
编辑：杰斯特之前在他的链接中解释过这一点。而且我懒得把它清理成一些简单的公式来创建自己的在线计算器。