单片机编程过程中经常用到延时函数，最常用的莫过于微秒级延时delay_us()和毫秒级delay_ms()。本文基于STM32F207介绍4种不同方式实现的延时函数。
4 U9 w  ]8 l8 S# N9 ?' e0 k0 s

普通延时

4 _+ @2 K0 h, |+ z* E5 ?

这种延时方式应该是大家在51单片机时候，接触最早的延时函数。这个比较简单，让单片机做一些无关紧要的工作来打发时间，经常用循环来实现，在某些编译器下，代码会被优化，导致精度较低，用于一般的延时，对精度不敏感的应用场景中。

1. 
   
2. //微秒级的延时
   
3. void delay_us(uint32_t delay_us)
   0 s$ ^# e) p) H/ H# v6 f- t
4. {   
   % d" t% M; Q" R
5.   volatile unsigned int num;
   + P# v0 a; ?. O  G
6.   volatile unsigned int t;
   
7. 
   
8.   
   
9.   for (num = 0; num < delay_us; num++)
   7 o; u0 S3 Q8 {$ l2 T. C3 E* _
10.   {
    
11.     t = 11;
      T% V4 h& z0 [; {) B: t" h
12.     while (t != 0)
    + f# \6 m2 [2 I3 @' W1 D
13.     {
    " d+ O, J4 R! j
14.       t--;
    
15.     }
    
16.   }
    & j6 I8 S; s) d, O* u) G
17. }
    " o( _& A. N1 p  x
18. //毫秒级的延时
    
19. void delay_ms(uint16_t delay_ms)
    % }: Q5 J1 Q$ J8 ]" [
20. {   
    
21.   volatile unsigned int num;
    ! D( K2 `6 F8 P0 i' [& U
22.   for (num = 0; num < delay_ms; num++)
    
23.   {
    1 H# z! s" x. l
24.     delay_us(1000);
    ; C# ^- _# r3 G& W2 N
25.   }
    
26. }

复制代码

9 W& x1 ?0 E5 c5 L" k/ I3 L7 x' T
) m0 V5 V6 z2 M9 G  u/ |" k- Q

定时器中断

1 ~& O& D% A3 r$ _8 t+ \8 h& u
6 l, ?4 L0 i. F

定时器具有很高的精度，我们可以配置定时器中断，比如配置1ms中断一次，然后间接判断进入中断的次数达到精确延时的目的。这种方式精度可以得到保证，但是系统一直在中断，不利于在其他中断中调用此延时函数，有些高精度的应用场景不适合，比如其他外设正在输出，不允许任何中断打断的情况。

3 S, a/ v  C2 w  g; ^4 b! `+ `

STM32任何定时器都可以实现，下面我们以SysTick 定时器为例介绍：

/ a4 O; S; a9 }' ]  U- U2 ~

初始化SysTick 定时器：
# l3 L4 l7 |4 u( y: ~/ W1 n

1. /* 配置SysTick为1ms */
   
2. RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);
   # ]4 {& t7 v3 m) N
3. SysTick_Config(RCC_Clocks.HCLK_Frequency / 1000);

复制代码

( y( w8 @) x& Y0 [- D0 R. V
: t. k3 O" u0 K3 o7 j6 L" l! A

中断服务函数：

1. 
   ! V0 d% a, z" I3 s* }8 d
2. void SysTick_Handler(void)
   
3. {
   5 }8 }6 k( ]0 n
4.   TimingDelay_Decrement();
   
5. }
   
6. void TimingDelay_Decrement(void)
   
7. {
   . Y1 M8 _5 i3 ]3 j
8.   if (TimingDelay != 0x00)
   . h" u8 D0 L* {7 g1 V0 U9 e
9.   {
   - m. R3 _: K  j' M* v6 l* Y
10.     TimingDelay--;
    
11.   }
    0 I8 R* j% Y. o' h. [- Z/ |
12. }

复制代码

# l6 Z- W4 g+ B% f4 `  H$ W2 e

/ U# y( X& \" E1 F

延时函数：

9 M& ?3 u/ u( ~( T& e" J

1. 
   / y& W% i& E: \3 v- U
2. void Delay(__IO uint32_t nTime)
   
3. {
   
4.   TimingDelay = nTime;
   
5.   while(TimingDelay != 0);
   . G- ^0 T2 r9 G; b. V
6. }

复制代码

查询定时器

1 @2 b8 m/ H; J; a" t

为了解决定时器频繁中断的问题，我们可以使用定时器，但是不使能中断，使用查询的方式去延时，这样既能解决频繁中断问题，又能保证精度。

/ ]7 v$ o7 p) X& v9 z; J2 g+ S  i

STM32任何定时器都可以实现，下面我们以SysTick 定时器为例介绍。

. s: C$ Q; n; T9 n- |1 H# F

STM32的CM3内核的处理器，内部包含了一个SysTick定时器，SysTick是一个24位的倒计数定时器，当计到0时，将从RELOAD寄存器中自动重装载定时初值。只要不把它在SysTick控制及状态寄存器中的使能位清除，就永不停息。

% [6 F* ]0 o  ^" D4 @' N3 t

SYSTICK的时钟固定为HCLK时钟的1/8，在这里我们选用内部时钟源120M，所以SYSTICK的时钟为(120/8)M，即SYSTICK定时器以(120/8)M的频率递减。SysTick 主要包含CTRL、LOAD、VAL、CALIB 等4 个寄存器。

5 }1 o9 K( \- s

▼CTRL：控制和状态寄存器

▼LOAD：自动重装载除值寄存器

. ?* ^3 q5 c$ E* H. p' {

▼VAL：当前值寄存器

8 ?- u  y( _" ]( i

▼CALIB：校准值寄存器

使用不到，不再介绍

1. 
   
2. void delay_us(uint32_t nus)
   
3. {
   ( ?! F8 ^. ^1 J6 K. D
4.   uint32_t temp;
   2 c$ N, E& r  X$ X% T
5.   SysTick->LOAD = RCC_Clocks.HCLK_Frequency/1000000/8*nus;
   
6.   SysTick->VAL=0X00;//清空计数器
   ! j! @6 D8 Y$ t/ b4 d# a
7.   SysTick->CTRL=0X01;//使能，减到零是无动作，采用外部时钟源
   
8.   do
   
9.   {
   ( k+ R) R! t" R
10.     temp=SysTick->CTRL;//读取当前倒计数值
    - y5 p* x& |7 f+ Y: f0 j4 L& M4 ^
11.   }while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16))));//等待时间到达
    
12.   SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器
    . h+ h: q& s1 Z+ H! V. t& {" D
13.   SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
    
14. }
    
15. void delay_ms(uint16_t nms)
    
16. {
    - g8 P2 t. I6 h3 n' r/ ^! ]! P! s. `
17.   uint32_t temp;
    
18.   SysTick->LOAD = RCC_Clocks.HCLK_Frequency/1000/8*nms;
    4 _7 i* u$ W+ q7 L1 G) W
19.   SysTick->VAL=0X00;//清空计数器
    
20.   SysTick->CTRL=0X01;//使能，减到零是无动作，采用外部时钟源
    
21.   do
    
22.   {
    
23.     temp=SysTick->CTRL;//读取当前倒计数值
    ( ?. t) n. y0 `
24.   }while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16))));//等待时间到达
    
25.   SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器
    
26.   SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
    
27. }

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汇编指令

如果系统硬件资源紧张，或者没有额外的定时器提供，又不想方法1的普通延时，可以使用汇编指令的方式进行延时，不会被编译优化且延时准确。

STM32F207在IAR环境下

1. /*!
   
2. *  @brief   软件延时
   
3. *  @param  ulCount:延时时钟数
   6 b; U. S7 x0 o9 [9 f8 x
4. *  @return none
   
5. *  @note   ulCount每增加1，该函数增加3个时钟
   
6. */
   
7. void SysCtlDelay(unsigned long ulCount)
   3 Q9 Y2 r3 C) M- }+ @8 O4 ~
8. {
   6 n2 `8 X8 {( m+ g3 @, C
9.     __asm("    subs    r0, #1\n"
   
10.           "    bne.n   SysCtlDelay\n"
    $ n  N* f8 j! s; s
11.           "    bx      lr");
    + N& ?5 e4 x( A
12. }

复制代码

这3个时钟指的是CPU时钟，也就是系统时钟。120MHZ，也就是说1s有120M的时钟，一个时钟也就是1/120us，也就是周期是1/120us。3个时钟，因为执行了3条指令。

使用这种方式整理ms和us接口，在Keil和IAR环境下都测试通过。
7 j0 k) H+ h+ e

1. 
   6 a3 h- a* G6 A5 Y# |8 x
2. /*120Mhz时钟时，当ulCount为1时，函数耗时3个时钟，延时=3*1/120us=1/40us*/
   - J; H" y! v+ `( Z2 C/ @) K
3. /*
   " t. u# V- J8 `* {, W
4. SystemCoreClock=120000000
   8 r; _% `# o' }% C! z
5. 
   4 }- A; s, \) X$ _0 ?
6. us级延时,延时n微秒
   % _8 U+ B# q: r% g5 O( d
7. SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3000000));
   
8. 
   ( H& W7 h$ N, N8 p
9. ms级延时,延时n毫秒
   
10. SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3000));
    
11. 
    
12. m级延时,延时n秒
    ' p7 N1 X7 E+ A8 G8 y8 V8 i
13. SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3));
    4 O# k; ~9 E& c
14. */
    
15. 
    % ]2 x7 ^% G  S
16. #if defined   (__CC_ARM) /*!< ARM Compiler */
    
17. __asm void
    $ Q# x& P- q; q  N
18. SysCtlDelay(unsigned long ulCount)
    # Y1 n1 ^, h  f  d5 _
19. {
    4 R6 P3 f) b: A! W" Y( `: K# R: k$ {
20.     subs    r0, #1;
    
21.     bne     SysCtlDelay;
    
22.     bx      lr;
    
23. }
    
24. #elif defined ( __ICCARM__ ) /*!< IAR Compiler */
    " e5 P+ C* z, _1 f
25. void
    
26. SysCtlDelay(unsigned long ulCount)
    
27. {
    
28.     __asm("    subs    r0, #1\n"
    
29.        "    bne.n   SysCtlDelay\n"
    # t8 n+ F  i! [0 [0 e9 d
30.        "    bx      lr");
    
31. }
    6 q$ p% s+ ], p/ |: G
32. 
    $ R! L( z; y8 X/ ^# {* G/ s
33. #elif defined (__GNUC__) /*!< GNU Compiler */
    3 Q# c- L4 C( p% U8 C
34. void __attribute__((naked))
    
35. SysCtlDelay(unsigned long ulCount)
    4 i; f0 M  Z$ N1 ?' J
36. {
    # I4 `2 z2 W2 b& a
37.     __asm("    subs    r0, #1\n"
    6 F  q# t# w5 R9 U& h( H, a8 w* ?3 U
38.        "    bne     SysCtlDelay\n"
    0 U0 d. L9 q, i( n  X- U
39.        "    bx      lr");
    # p- ?4 ]* U7 ~; B0 g
40. }
    
41. 
    
42. #elif defined  (__TASKING__) /*!< TASKING Compiler */                           
    " f3 g, n5 L* t1 p( J* S& V
43. /*无*/
    5 h7 y$ c0 U4 s' t4 J8 d
44. #endif /* __CC_ARM */

复制代码

  W- x- `8 |( W7 r1 n
2 j% c3 c) T& m( @' Y  i% d& V

/ k2 ^8 N) t% _- Z3 q% W


注释

. u& h( q) E9 p/ }6 Y; b2 }! G

理论上：汇编方式的延时也是不准确的，有可能被其他中断打断，最好使用us和ms级别的延时，采用for循环延时的函数也是如此。采用定时器延时理论上也可能不准确的，定时器延时是准确的，但是可能在判断语句的时候，比如if语句，判断延时是否到了的时候，就在判断的时候，被中断打断执行其他代码，返回时已经过了一小段时间。不过汇编方式和定时器方式，只是理论上不准确，在实际项目中，这两种方式的精度已经足够高了。

非常通用

谢谢分享
" n9 N! R1 k2 G8 M+ K8 s

分析详细，感谢分享！

我试了一下汇编延时的那个，使用mdk -o3优化 72Mhz的f103， 发现 SysCtlDelay(24);实际上是2us，应该是6个机器周期吧

还可以使用 HAL_Delay 延时指定毫秒