?STM32延時(shí)函數(shù)的四種方法

時(shí)間：2021-01-23 22:43:55

關(guān)鍵字： STM32 延時(shí)函數(shù) 單片機(jī)

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[導(dǎo)讀]單片機(jī)編程過(guò)程中經(jīng)常用到延時(shí)函數(shù)，最常用的莫過(guò)于微秒級(jí)延時(shí)delay_us()和毫秒級(jí)delay_ms()。

單片機(jī)編程過(guò)程中經(jīng)常用到延時(shí)函數(shù)，最常用的莫過(guò)于微秒級(jí)延時(shí)delay_us()和毫秒級(jí)delay_ms()。本文基于STM32F207介紹4種不同方式實(shí)現(xiàn)的延時(shí)函數(shù)。
普通延時(shí)

這種延時(shí)方式應(yīng)該是大家在51單片機(jī)時(shí)候，接觸最早的延時(shí)函數(shù)。這個(gè)比較簡(jiǎn)單，讓單片機(jī)做一些無(wú)關(guān)緊要的工作來(lái)打發(fā)時(shí)間，經(jīng)常用循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在某些編譯器下，代碼會(huì)被優(yōu)化，導(dǎo)致精度較低，用于一般的延時(shí)，對(duì)精度不敏感的應(yīng)用場(chǎng)景中。

//微秒級(jí)的延時(shí)void delay_us(uint32_t delay_us){  volatile unsigned int num; volatile unsigned int t;   for (num = 0; num < delay_us; num++) { t = 11; while (t != 0) { t--; } }}//毫秒級(jí)的延時(shí)void delay_ms(uint16_t delay_ms){  volatile unsigned int num; for (num = 0; num < delay_ms; num++) { delay_us(1000); }}

上述工程源碼倉(cāng)庫(kù)： https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6/tree/master/02-Template
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定時(shí)器中斷

定時(shí)器具有很高的精度，我們可以配置定時(shí)器中斷，比如配置1ms中斷一次，然后間接判斷進(jìn)入中斷的次數(shù)達(dá)到精確延時(shí)的目的。這種方式精度可以得到保證，但是系統(tǒng)一直在中斷，不利于在其他中斷中調(diào)用此延時(shí)函數(shù)，有些高精度的應(yīng)用場(chǎng)景不適合，比如其他外設(shè)正在輸出，不允許任何中斷打斷的情況。

STM32任何定時(shí)器都可以實(shí)現(xiàn)，下面我們以SysTick 定時(shí)器為例介紹：

初始化SysTick 定時(shí)器：

/* 配置SysTick為1ms */RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);SysTick_Config(RCC_Clocks.HCLK_Frequency / 1000);

中斷服務(wù)函數(shù)：

void SysTick_Handler(void){ TimingDelay_Decrement();}void TimingDelay_Decrement(void){ if (TimingDelay != 0x00) {  TimingDelay--; }}

延時(shí)函數(shù)：

void Delay(__IO uint32_t nTime){ TimingDelay = nTime; while(TimingDelay != 0);}

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查詢(xún)定時(shí)器

為了解決定時(shí)器頻繁中斷的問(wèn)題，我們可以使用定時(shí)器，但是不使能中斷，使用查詢(xún)的方式去延時(shí)，這樣既能解決頻繁中斷問(wèn)題，又能保證精度。

STM32任何定時(shí)器都可以實(shí)現(xiàn)，下面我們以SysTick 定時(shí)器為例介紹。

STM32的CM3內(nèi)核的處理器，內(nèi)部包含了一個(gè)SysTick定時(shí)器，SysTick是一個(gè)24位的倒計(jì)數(shù)定時(shí)器，當(dāng)計(jì)到0時(shí)，將從RELOAD寄存器中自動(dòng)重裝載定時(shí)初值。只要不把它在SysTick控制及狀態(tài)寄存器中的使能位清除，就永不停息。

SYSTICK的時(shí)鐘固定為HCLK時(shí)鐘的1/8，在這里我們選用內(nèi)部時(shí)鐘源120M，所以SYSTICK的時(shí)鐘為(120/8)M，即SYSTICK定時(shí)器以(120/8)M的頻率遞減。SysTick 主要包含CTRL、LOAD、VAL、CALIB 等4 個(gè)寄存器。

▼CTRL：控制和狀態(tài)寄存器

▼LOAD：自動(dòng)重裝載除值寄存器

▼VAL：當(dāng)前值寄存器

▼CALIB：校準(zhǔn)值寄存器

使用不到，不再介紹

代碼

void delay_us(uint32_t nus){ uint32_t temp; SysTick->LOAD = RCC_Clocks.HCLK_Frequency/1000000/8*nus; SysTick->VAL=0X00;//清空計(jì)數(shù)器 SysTick->CTRL=0X01;//使能，減到零是無(wú)動(dòng)作，采用外部時(shí)鐘源 do { temp=SysTick->CTRL;//讀取當(dāng)前倒計(jì)數(shù)值 }while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16))));//等待時(shí)間到達(dá) SysTick->CTRL=0x00; //關(guān)閉計(jì)數(shù)器 SysTick->VAL =0X00; //清空計(jì)數(shù)器}void delay_ms(uint16_t nms){ uint32_t temp; SysTick->LOAD = RCC_Clocks.HCLK_Frequency/1000/8*nms; SysTick->VAL=0X00;//清空計(jì)數(shù)器 SysTick->CTRL=0X01;//使能，減到零是無(wú)動(dòng)作，采用外部時(shí)鐘源 do { temp=SysTick->CTRL;//讀取當(dāng)前倒計(jì)數(shù)值 }while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16))));//等待時(shí)間到達(dá) SysTick->CTRL=0x00; //關(guān)閉計(jì)數(shù)器 SysTick->VAL =0X00; //清空計(jì)數(shù)器}

上述工程源碼倉(cāng)庫(kù)： https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6/tree/master/04-Delay

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匯編指令

如果系統(tǒng)硬件資源緊張，或者沒(méi)有額外的定時(shí)器提供，又不想方法1的普通延時(shí)，可以使用匯編指令的方式進(jìn)行延時(shí)，不會(huì)被編譯優(yōu)化且延時(shí)準(zhǔn)確。

STM32F207在IAR環(huán)境下

/*! * @brief 軟件延時(shí)  * @param ulCount:延時(shí)時(shí)鐘數(shù) * @return none * @note ulCount每增加1，該函數(shù)增加3個(gè)時(shí)鐘 */void SysCtlDelay(unsigned long ulCount){ __asm(" subs r0, #1\n" " bne.n SysCtlDelay\n" " bx lr");}

這3個(gè)時(shí)鐘指的是CPU時(shí)鐘，也就是系統(tǒng)時(shí)鐘。120MHZ，也就是說(shuō)1s有120M的時(shí)鐘，一個(gè)時(shí)鐘也就是1/120us，也就是周期是1/120us。3個(gè)時(shí)鐘，因?yàn)閳?zhí)行了3條指令。
使用這種方式整理ms和us接口，在Keil和IAR環(huán)境下都測(cè)試通過(guò)。

/*120Mhz時(shí)鐘時(shí)，當(dāng)ulCount為1時(shí)，函數(shù)耗時(shí)3個(gè)時(shí)鐘，延時(shí)=3*1/120us=1/40us*//*SystemCoreClock=120000000 us級(jí)延時(shí),延時(shí)n微秒SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3000000)); ms級(jí)延時(shí),延時(shí)n毫秒SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3000)); m級(jí)延時(shí),延時(shí)n秒SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3));*/ #if defined (__CC_ARM) /*!< ARM Compiler */__asm voidSysCtlDelay(unsigned long ulCount){ subs r0, #1; bne SysCtlDelay; bx lr;}#elif defined ( __ICCARM__ ) /*!< IAR Compiler */voidSysCtlDelay(unsigned long ulCount){ __asm(" subs r0, #1\n" " bne.n SysCtlDelay\n" " bx lr");} #elif defined (__GNUC__) /*!< GNU Compiler */void __attribute__((naked))SysCtlDelay(unsigned long ulCount){ __asm(" subs r0, #1\n" " bne SysCtlDelay\n" " bx lr");} #elif defined (__TASKING__) /*!< TASKING Compiler */ /*無(wú)*/#endif /* __CC_ARM */

上述工程源碼倉(cāng)庫(kù)：https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6/tree/master/03-ASM

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注釋

理論上：匯編方式的延時(shí)也是不準(zhǔn)確的，有可能被其他中斷打斷，最好使用us和ms級(jí)別的延時(shí)，采用for循環(huán)延時(shí)的函數(shù)也是如此。采用定時(shí)器延時(shí)理論上也可能不準(zhǔn)確的，定時(shí)器延時(shí)是準(zhǔn)確的，但是可能在判斷語(yǔ)句的時(shí)候，比如if語(yǔ)句，判斷延時(shí)是否到了的時(shí)候，就在判斷的時(shí)候，被中斷打斷執(zhí)行其他代碼，返回時(shí)已經(jīng)過(guò)了一小段時(shí)間。不過(guò)匯編方式和定時(shí)器方式，只是理論上不準(zhǔn)確，在實(shí)際項(xiàng)目中，這兩種方式的精度已經(jīng)足夠高了。

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