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STM32高精度延时实验

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STMCU小助手 发布时间:2021-1-20 15:00
STM32高精度延时实验
2 z8 s5 P& T2 p" C7 m" [7 @
0 D) J2 H$ g7 \/ r& `4 ~' ?
3.1.jpg
1 前言
在STM32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和毫秒级延时。那么本文针对STM32的延时进行分析和实验。关于STM32的时钟系统,参考笔者博文。
2 裸机延时
2.1普通延时
  1. //粗延时函数,微秒0 B3 x# |' ~6 O1 [  y  u
  2. void delay_us(u16 time)/ F& R' |* z5 X8 C% @
  3. {   * c* C% N- ]& N8 A
  4.    u16 i=0; : M, ~: ?, I/ a4 A7 r; @5 O7 k8 S
  5. . ~6 J# r* L' S# _% }1 _
  6.    while(time--); k3 k" x# w9 L. ?
  7.    {( V1 P! S/ L7 E% Z
  8.       i=10; //自己定义! h( D6 U. ~: E" s8 `
  9.       while(i--) ;   2 `5 K5 J& S- [( Y
  10.    }- F: h  B1 I9 y) H
  11. }
    / O2 q$ o* C2 G. a4 r
  12. $ n( K; g7 c4 r/ n
  13. //毫秒级的延时' Q* e6 }( y5 h; j
  14. void delay_ms(u16 time)
    1 o6 e0 ~8 _& G
  15. {   
    # t3 \; {) B/ H8 s/ `3 r
  16.    u16 i=0;
    1 w  C/ f% f6 W: H/ o

  17. 6 L8 W( d/ p  q( Y, l# ~4 ~, `  j
  18.    while(time--)* m: d, [* l' L* N# P, P
  19.    {+ L$ Z8 c. J: U& G' u
  20.       i=12000; //自己定义: Y/ R, ^* |0 w4 y8 b  a
  21.       while(i--) ;   
    - g# N+ ^8 V3 u$ a  Q! o/ {
  22.    }; z8 T/ i* K" e& A
  23. }
复制代码

& [& v1 C1 v: U' W) @/ `, Q
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,不过要做的比较精准还是要下一番功夫。下面的代码是在网上搜到的,经测试延时比较精准。
2.2SysTick 定时器延时
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。系统定时器一般用于操作系统,用于产生时基,维持操作系统的心跳。SysTick 在STM32的参考手册里面介绍的很简单,其详细介绍,请参阅《Cortex-M3 权威指南》。
1.中断方式
如下,定义延时时间time_delay,SysTick_Config()定义中断时间段,在中断中递减time_delay,从而实现延时。
  1. volatile unsigned longtime_delay; // 延时时间,注意定义为全局变量
    ) ~- W* z' N4 T; `& G2 R
  2. ! P0 M# O+ \7 S: M6 i- K0 v+ X
  3. //延时n_ms  _7 I. {& c6 P) ?( x- Z
  4. void delay_ms(volatile unsignedlong nms)
    0 p/ Z1 m" M0 Z1 P
  5. {, w% x3 i/ b- {9 b  |2 X
  6.   //SYSTICK分频--1ms的系统时钟中断) a3 B3 `4 U" h# d: @
  7. if (SysTick_Config(SystemFrequency/1000))7 F1 Q7 Q" |+ ^) d0 [- S% i9 d+ n4 c
  8. {
    ; Y1 Y3 u' e! P5 F# r; F
  9.        while (1);
    2 d* `9 K2 S, j( b/ x5 W9 {4 z
  10. }
    ' X+ S9 [0 |/ l1 H3 x% s3 ?2 l) {+ P

  11. - F  K; [( V. k, G4 Y* `5 X
  12. time_delay=nms;//读取定时时间
    ( ^1 [3 X- r9 @

  13. 6 F  A1 z! q' {8 a9 y) j) s
  14. while(time_delay);8 {: E; ?  N' G$ T

  15. ( x$ J% c6 c- _) W
  16. SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器6 n4 S) \3 X6 X9 d2 D: U
  17. SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
    ! ?, T  k+ b& t# F+ F
  18. }
    / E- y6 x# l( u2 h
  19. 9 |5 a2 j' c) f. E" [0 Z$ k: f
  20. //延时nus
    9 q- s, P& G3 n
  21. void delay_us(volatile unsignedlong nus)
    ; f( C1 v/ E5 @' c+ O6 e5 \
  22. {
    * t5 M3 \5 k5 V% [  F
  23. //SYSTICK分频--1us的系统时钟中断
      r' {" V2 w% _- h1 g
  24. if (SysTick_Config(SystemFrequency/1000000))5 P, [' U, X; x* d. y$ G
  25. {
    : D* a, T* _- V5 [2 Y# ^0 {& ~
  26.        while (1);
    8 a0 l! i/ b. U+ C
  27. }3 Z6 v6 n( |$ \5 n8 u" F' }# ^8 q0 K8 R
  28. * R: N. I7 [, a7 Q9 J0 y% A
  29. time_delay=nus;//读取定时时间' @; H4 e& i. b
  30. while(time_delay);% P/ W+ m, C, X- \+ d6 m5 c
  31. SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器2 d2 J/ S7 r" [: {8 A$ M# \7 V. P
  32. SysTick->VAL =0X00; //清空计数器/ S6 f3 c# W2 `  n: Q/ a
  33. }
    0 |9 ?3 f2 [4 u, ~1 h) _" t
  34.   B& E. D4 K! B: R+ L6 z5 V
  35. //在中断中将time_delay递减。实现延时
    , n1 X. f. T5 g! S6 G
  36. void SysTick_Handler(void)) d7 F& |( e! e3 E1 D8 S) e8 U
  37. {' }6 s8 r4 g& g4 {& d# n9 ^$ M
  38. if(time_delay)
    1 t% }8 O& N3 m
  39.         time_delay--;+ S% e: P* J8 p* e& ]2 ^  }
  40. }
复制代码

. A8 s% U; }1 ]' E. _
还有一种标准写法:
  1. static __IO u32 TimingDelay;: x) {) z3 _" p+ i
  2. #define delay_ms(x) delay_us(1000*x)       //单位ms1 _" E- t0 x' Q8 |2 x- u3 s; s
  3. /**" X/ D7 V; O% E& Y( W
  4. * @brief   启动系统滴答定时器 SysTick; z2 w0 Q9 {# _% E7 q- ]+ w
  5. * @param   无$ u- V+ A# s  `, F
  6. * @retval  无' H; O, p! `! ?. ]5 V
  7. */& \4 l# g* z- i$ x, X% W
  8. void sysTick_init(void)# r/ U$ f& A* N
  9. {& l' C5 o0 g# d. t- v
  10.        /*SystemFrequency / 1000    1ms中断一次# Q  B9 v; q. y6 n. H5 ~1 }* j
  11.         * SystemFrequency / 100000 10us中断一次
    / [- d3 Y9 [# W7 S8 j; \# d
  12.         * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
    & [( d3 V( m# {
  13.         */* y# T( G" ~# S/ Z4 O- C
  14.        if(SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000000))       //ST3.5.0库版本
    6 c' T, u$ S! ?8 j$ d
  15.        {
    ! O+ t8 X( @) h4 `
  16.               /*Capture error */
    ! e7 _. L* Q+ t0 i. ?1 [
  17.               while(1);
    3 n2 J0 z- X9 H3 H2 J1 c
  18.        }
    3 X7 M. K' |  m& U( t+ B9 Y: Q
  19.        //关闭滴答定时器 8 P- g( ]2 X5 u1 o4 G9 X9 w
  20.        SysTick->CTRL&= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
    * l: M- l; L2 A. `8 ~/ m  V
  21. }. X4 i( \! i' }+ B! X- n
  22. ( H  y3 B7 u4 e! N
  23. /**2 t) g! r# H! y  m
  24. * @brief    us延时程序,1us为一个单位: L) d, ]: C4 _; X9 Y  [, z3 o  ]
  25. * @param    nTime: Delay_us( 1 ) 则实现的延时为 1 * 1us = 1us+ _2 H; s9 K; P' N
  26. * @retval   无
    # G% s7 ^; O1 @' b$ Y0 f0 N
  27. */
    8 s1 T- }+ D$ R& k# ]5 O
  28. void delay_us(__IO u32 nTime)
    , X" A: c  q2 J
  29. {/ X! ^; a7 z: w# g7 ^
  30.        TimingDelay= nTime;      
    1 O/ h# e8 Z' H2 a
  31.        //使能滴答定时器
    % p( o7 B# m4 a6 H' _6 C# N& V
  32.        SysTick->CTRL|=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;/ p7 g! c$ V( }5 H) L# D" m

  33.   z/ |1 }" o7 r9 i/ G- j3 z+ N% q
  34.        while(TimingDelay!= 0);. U4 x- h& z& G3 {
  35. }
    # L& ~: I" o/ n( e

  36. 4 @4 I- O, W* `! z( b1 T
  37. /**( a" i, {8 G9 P  k/ D% z
  38. * @brief      获取节拍程序/ @4 ?2 U7 [. _7 E4 m
  39. * @param      无* l( M0 K2 N7 M  @& m
  40. * @retval     无
    4 @5 b' \' h* _9 G& v2 E" D
  41. * @attention  在 SysTick 中断函数 SysTick_Handler()调用
    * N" S4 o: T. G9 |9 E
  42. */
    & J' L0 ]. o/ v( ], O) g- B
  43. void TimingDelay_Decrement(void)
    7 v  O% k+ h% n
  44. {- _" r2 j" g% ]7 l* j# f7 p0 n8 q/ z) B
  45.        if(TimingDelay != 0x00), }# Q, o- T- s% P# k$ g% @4 X
  46.        {% F) O7 _5 K& C# G0 V$ S
  47.               TimingDelay--;7 W9 m! @& X2 d  V" `+ _) ?; s- j
  48.        }$ @/ p9 [" q. z- a- }+ x. f
  49. }0 P' d4 \5 S) B1 n. o: x
  50. /**, `% H$ w* f8 Q0 }. A

  51. & f# D& Q. A/ s0 e
  52. * @brief  This function handlesSysTick Handler.
    1 N, r+ z8 i) w' Z
  53. * @param  None
    0 \! x  P4 C" Y9 N
  54. * @retval None
    8 K0 l' ]. q: G2 Z: O! t
  55. */5 j5 |$ |/ ^7 T8 B9 a( Z* q
  56. void SysTick_Handler(void)
    & k2 Q: m6 [, c2 X3 r4 P# t* v
  57. {
    # g3 y3 l1 G! i- K5 R) G% Z/ p  t
  58.        TimingDelay_Decrement();    1 h5 `. d3 r! I" o
  59. }
复制代码
' r3 o3 V/ _$ Y3 |* d
2.非中断方式
SysTick的时钟以 HCLK(AHB 时钟)或 HCLK/8作为运行时钟,在这里我们选用内部时钟源72M,固定为HCLK 时钟的1/8,所以SYSTICK的时钟为9M,即SYSTICK定时器以9M的频率递减。SysTick主要包含CTRL、LOAD、VAL、CALIB 等4 个寄存器。
CTRL: SysTick控制和状态寄存器
LOAD: SysTick重装载值寄存器
VAL:    SysTick当前值寄存器
CALIB:SysTick校准值寄存器
对这几个寄存器的操作被封装到core_cm3.h中:
3.2.png
           
STM32中的Systick 部分内容属于NVIC控制部分,一共有4个寄存器,名称和地址分别是:
STK_CTRL,     0xE000E010 --  控制寄存器      
表1SysTick控制及状态寄存器
3.3.png
第0位:ENABLE,Systick 使能位  (0:关闭Systick功能;1:开启Systick功能)      
第1位:TICKINT,Systick 中断使能位(0:关闭Systick中断;1:开启Systick中断)      
第2位:CLKSOURCE,Systick时钟源选择(0:使用HCLK/8 作为Systick时钟;1:使用HCLK作为Systick时钟)   
第16位:COUNTFLAG,Systick计数比较标志,如果在上次读取本寄存器后,SysTick 已经数到了0,则该位为1。如果读取该位,该位将自动清零
STK_LOAD,    0xE000E014 --  重载寄存器
表2SysTick重装载数值寄存器
3.4.png
Systick是一个递减的定时器,当定时器递减至0时,重载寄存器中的值就会被重装载,继续开始递减。STK_LOAD  重载寄存器是个24位的寄存器最大计数0xFFFFFF。
STK_VAL,     0xE000E018 --  当前值寄存器   
表3SysTick当前数值寄存器
3.5.png
也是个24位的寄存器,读取时返回当前倒计数的值,写它则使之清零,同时还会清除在SysTick 控制及状态寄存器中的COUNTFLAG 标志。
STK_CALRB,  0xE000E01C --  校准值寄存器
表4SysTick校准数值寄存器
3.6.png
校准值寄存器提供了这样一个解决方案:它使系统即使在不同的CM3产品上运行,也能产生恒定的SysTick中断频率。最简单的作法就是:直接把TENMS的值写入重装载寄存器,这样一来,只要没突破系统极限,就能做到每10ms来一次 SysTick异常。如果需要其它的SysTick异常周期,则可以根据TENMS的值加以比例计算。只不过,在少数情况下, CM3芯片可能无法准确地提供TENMS的值(如, CM3的校准输入信号被拉低),所以为保险起见,最好在使用TENMS前检查器件的参考手册。
SysTick定时器除了能服务于操作系统之外,还能用于其它目的:如作为一个闹铃,用于测量时间等。要注意的是,当处理器在调试期间被喊停( halt)时,则SysTick定时器亦将暂停运作。
程序如下,相当于查询法。
  1. static u8  fac_us=0;                                            //us延时倍乘数                 
    & A3 y3 v: p1 [5 V# P$ e+ I, |
  2. static u16 fac_ms=0;                                            //ms延时倍乘数
    ; g! ^) C" x" _: d! E( |% V
  3. //SYSTICK的时钟固定为HCLK时钟的1/8
    0 R9 z0 t6 |3 `9 q$ {! A; D
  4. //SYSCLK:系统时钟
    - w. T) H9 j2 v2 ?5 N
  5. /**- l! w/ `) }' @$ a, h
  6. * @brief  初始化延迟函数
    : `2 @4 _' }8 b7 U- ~- ~
  7. * @param  None
    " t2 N7 Z* m, H7 n$ v' _
  8. * @retval None" X4 j- X/ i* S3 b" j- B$ j# U
  9. */
    ; e/ C. W- s# O
  10. void sysTick_init()* C- ~( D( @7 T; @% `" i
  11. {, o% t) a" w8 n
  12.        //SysTick->CTRL&=0xfffffffb;//bit2清空,选择外部时钟  HCLK/8  r. ~2 Z" |5 e+ q* J4 j
  13.        SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);    //选择外部时钟  HCLK/8' {, _2 S) i" R4 X; ^5 l- S
  14.        fac_us=SystemCoreClock/8000000;                           //为系统时钟的1/8
    % o. Y+ c' n# X! [  r
  15.        fac_ms=(u16)fac_us*1000;                                 //非OS下,代表每个ms需要的systick时钟数  
    4 ]- g+ W2 l0 t5 J9 X6 v) t
  16. }                                                          6 J/ L7 i& G* ^
  17.       : q5 z# D2 _% M& `( b5 Z' U
  18. /**/ |9 u8 T9 ~4 M! ^
  19. * @brief  延时nus/ U9 X' |' b" u* r
  20. * @param  nus为要延时的us数.
    6 D$ b. I$ P# U, H* K1 M7 v
  21. * @retval None
    & _5 S3 }9 F- R& |1 H1 l
  22. */
    : I/ z) U. d2 @
  23. void delay_us(u32 nus)  Q$ G5 R  J  `  s5 E
  24. {            2 V( C; x5 P! ?9 j# f
  25.        u32temp;               , F) L, F7 |5 Y9 l! Y
  26.        SysTick->LOAD=nus*fac_us;                              //时间加载              ) Y  q& {2 ]9 l5 s$ |1 }2 n4 D) }, L3 T
  27.        SysTick->VAL=0x00;                                     //清空计数器4 j& i/ \, Y1 Q
  28.        SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;    //开始倒数   & S/ u0 t8 z5 ~. i1 {/ l

  29. 8 _; Y2 P- D# Z0 t' t: @* C1 B/ I
  30.        do; F9 H* r3 k$ \& s4 \
  31.        {( ~' y/ h( N1 ~: _6 e* O
  32.               temp=SysTick->CTRL;
    * j$ Y2 I0 b' k1 Q7 R: c9 T
  33.        }while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));         //等待时间到达  
    ' w# n5 H6 ^! E
  34.        SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;//关闭计数器: [2 p& U; g5 P/ c6 k5 u6 s
  35.        SysTick->VAL=0X00;                                       //清空计数器    ( W! d- ^* p% {3 h! N$ m' l- y
  36. }* ~8 R9 Q3 a: r, M# ^8 ?8 c
  37. , d/ W% \% I: G, e6 q, ?8 O
  38. //SysTick->LOAD为24位寄存器,所以,最大延时为:/ W- `2 J# W; ~/ r
  39. //nms<=0xffffff*8*1000/SYSCLK
    5 J) K8 A6 ]# @  B8 A
  40. //SYSCLK单位为Hz,nms单位为ms
    % w% q! Y" S8 |4 i: u
  41. //对72M条件下,nms<=1864
    4 s- S6 `; I4 k9 x# D. E3 I
  42. /**
    1 k0 o7 ]! M( P6 H% P+ ?' Z
  43. * @brief  延时nms
    & r' \3 T+ ]$ _3 T6 G" l0 Z
  44. * @param  nms为要延时的nms数.
    " c+ W: t7 ]$ {( c  V
  45. * @retval None! S, x2 y- V& I0 i
  46. */9 l- a9 c1 J) ^5 y
  47. void delay_ms(u16 nms)
    # d* ]+ M4 k" Q  a9 q
  48. {                          
    , L  o+ e6 |/ W2 I2 s$ p* I
  49.        u32temp;            
    $ |; h: j1 v' s5 ?- s4 h7 y
  50.        SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms;                    //时间加载(SysTick->LOAD为24bit)
    1 Y+ z/ `7 t1 t1 z7 R
  51.        SysTick->VAL=0x00;                                             //清空计数器
    & d- K/ D8 Z5 d0 h6 [$ z
  52.        SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;    //开始倒数 - ]' e6 _" t9 D- O8 h& n9 c
  53. 4 [' L( |. l) \
  54.        do
    0 V3 ]9 U* z9 A2 d6 g' f
  55.        {
    ! e& Z, w8 u8 l; p) a: n
  56.               temp=SysTick->CTRL;
    : @2 _2 F" e$ p0 @
  57.        }while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));         //等待时间到达  
    , B+ O4 y: B/ Y2 E
  58.   |  j, L- l* f/ t' |
  59.        SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;//关闭计数器) N  g" C2 ?0 _3 c: r* o
  60.        SysTick->VAL=0X00;                                     //清空计数器              8 Q2 {$ G( F' o6 l, ^# G- [2 Q
  61. }
复制代码

( s. k' r9 }$ G% E1 o  k1 D; [& L+ o! G7 ?0 ~5 f; S" W
前文所述的两种方式各有利弊,第一种方式采用库函数,编写简单,由于中断的存在,不利于在其他中断中调用此延时函数,还需要考虑中断嵌套和中断优先级的问题。第二种方式直接操作寄存器,看起来比较繁琐,其实也不难,同时克服了中断方式实现的缺点。

- n8 s' s1 i& a) K8 X4 b- n8 z
3 RTOS延时
; l, M3 e2 b' \$ K3 n- ]
在RTOS中,我们时常需要高精度的定时,一般RTOS都有延时函数,但是不够精确,我们还是用SysTick 定时器,采用寄存器方式进行延时,代码如下:
  1. /*Includes*********************************************************************/
    8 N3 {! g# U! |% p# U5 G0 E

  2. " L/ n' H2 o4 L, F' ]2 W
  3. #include"./SysTick/stm32f103_SysTick.h"+ L6 L- S0 L7 u) u

  4. , j, r# ]' J1 W* j2 N) O4 g
  5. #define SYSTEM_SUPPORT_OS             1            //定义系统文件夹是否支持UCOS, k, U2 N# K- x! q3 h
  6. //如果使用rt-thread,则包括下面的头文件即可./ V& P: o) v2 c4 k+ v/ N; ~* q
  7. #if SYSTEM_SUPPORT_OS4 [! Q2 u/ w; U/ @' J
  8. #include "rtthread.h"                     //支持OS时,使用0 E$ G& d: A  B$ x
  9. #endif
    / c" e2 \; y9 c1 d
  10. ) k+ j" {/ _8 y2 f7 s' N' n
  11. //********************************************************************************% q3 d+ c7 r7 l: j1 }5 Y
  12. static uint32_t fac_us=0;                                            //us延时倍乘数
    7 R8 a2 U# z  M& E  L5 _1 K0 z' d
  13. $ y& V" {5 t, }$ |  N
  14. #if SYSTEM_SUPPORT_OS      
    - r2 U: ~1 O0 ]8 H4 Y
  15.     static uint16_t fac_ms=0;                             //ms延时倍乘数,在os下,代表每个节拍的ms数# Y$ }3 ~9 M( C+ U! x  X
  16. #endif
    + \2 R9 @) p+ x+ J& T4 X: Z$ r
  17. / F8 R1 G, Y' `. |# ?9 a+ f
  18. #if SYSTEM_SUPPORT_OS                                          //如果SYSTEM_SUPPORT_OS定义了,说明要支持OS了(不限于rt-thread).
    + S4 a0 ^6 b% n5 V
  19. //当delay_us/delay_ms需要支持OS的时候需要三个与OS相关的宏定义和函数来支持3 \; t# d! m# N: L' j& v0 D
  20. //首先是3个宏定义:
    # }0 K$ M" V  I, t, [
  21. //delay_osrunning:用于表示OS当前是否正在运行,以决定是否可以使用相关函数
    4 i" W2 u  U" N/ b$ r$ w
  22. //delay_ostickspersec:用于表示OS设定的时钟节拍,delay_init将根据这个参数来初始哈systick: V( i2 y" K- y# Z
  23. //delay_osintnesting:用于表示OS中断嵌套级别,因为中断里面不可以调度,delay_ms使用该参数来决定如何运行
    2 A: j/ `+ K- H' A- n( J
  24. //然后是3个函数:! g+ _. u* P: k6 C' J& z! W5 }
  25. //delay_osschedlock:用于锁定OS任务调度,禁止调度3 [, ?1 n$ P' {7 T, X
  26. //delay_osschedunlock:用于解锁OS任务调度,重新开启调度
    ! f2 Z# N- a) L( j! C# T- L
  27. //delay_ostimedly:用于OS延时,可以引起任务调度.) T  @" b7 Y$ @
  28. //本例程仅作RT-Thread的支持,其他OS,请自行参考着移植
    ( F( r$ p$ T. d3 K) [
  29. //支持RT-Thread
      c) Z( X) l1 Q- H0 V! H" \

  30. " m, C# G( ]# f, C3 _
  31. extern volatile rt_uint8_trt_interrupt_nest;
    + U# i" F" |  z# Y5 Y6 g
  32. //在board.c文件的rt_hw_board_init()里面将其置为1! t' p$ d) y' ]% D) N

  33. 6 Y1 Z; {: q: c: ?; x2 C4 Q7 G
  34. uint8_t OSRunning=0;& b% m6 u' a- l! E

  35. 7 V" P% a. X- W0 Z% A- T5 q
  36. #ifdef    RT_THREAD_PRIORITY_MAX                                        //RT_THREAD_PRIORITY_MAX定义了,说明要支持RT-Thread   
    / f8 K- D/ @4 Q3 n: h. U$ M' p, W
  37. #define delay_osrunning         OSRunning                           //OS是否运行标记,0,不运行;1,在运行
    & m  Q2 m" \2 Z
  38. #define delay_ostickspersec   RT_TICK_PER_SECOND     //OS时钟节拍,即每秒调度次数+ [) R7 Z- ~" C8 ]3 P( N
  39. #define delay_osintnesting    rt_interrupt_nest             //中断嵌套级别,即中断嵌套次数
    ' S) _/ {* j# P/ D0 i) ?
  40. #endif
    1 K, a8 `$ Y, Q  X7 q  n

  41. * r0 i' D1 r3 \. X0 `
  42. //us级延时时,关闭任务调度(防止打断us级延迟)
    9 ?$ D7 h( I4 B; \" s$ Q
  43. void delay_osschedlock(void)
    % _6 M$ ~" b9 N; F& X. O7 z
  44. {
    , T  P% i3 U- X* I$ F
  45. #ifdef RT_THREAD_PRIORITY_MAX
    : b! c" U, {9 v  h+ D8 b1 D& `0 X
  46.         rt_enter_critical();
    % }4 I! ?: _) t' E4 F0 c6 L3 G! U
  47. #endif  6 R* `* p, w5 a& q% I: e) P
  48. }7 P/ C; g' V2 U

  49. 5 e" \5 c& {3 |6 i' q  ^+ c
  50. //us级延时时,恢复任务调度+ \8 {) Y/ |2 r0 x
  51. void delay_osschedunlock(void): k! M& R0 l% c/ }  h
  52. {     * r+ R2 F0 m; Y+ ]
  53. #ifdef RT_THREAD_PRIORITY_MAX3 z! R5 X/ u% P* K5 e
  54.          rt_exit_critical();' x+ h7 C/ S7 d' ]! o: e
  55. #endif  0 U5 \: y) b/ f& C
  56. }
    0 j: A# W. `: x, Q% p( p
  57. //调用OS自带的延时函数延时% O$ W# ?2 X5 {' u. N- N& _+ {4 R
  58. //ticks:延时的节拍数
    7 {8 r* j2 k" s+ E
  59. void delay_ostimedly(uint32_tticks)* U& y* `# [3 j% K# [/ ^# ?
  60. {4 A( |2 D/ e! I0 Z/ H6 q6 K7 M
  61. #ifdef RT_THREAD_PRIORITY_MAX1 l1 z! B: Y: I+ ^! J
  62.          rt_thread_delay(ticks);
    9 j( O2 g0 K, `% J0 X% }0 F
  63. #endif    ' O- `* d& z- K, E2 W$ p
  64. }: V9 p( P6 z  R' a/ q. O
  65. #endif
      M0 w  m$ q, R) d
  66.    - F' `2 D) H! x3 H
  67. //初始化延迟函数
    ) t; \$ F" f* V, s
  68. //当使用ucos的时候,此函数会初始化ucos的时钟节拍! E6 K) x2 |; z# d/ f* G3 U
  69. //SYSTICK的时钟固定为AHB时钟
    % c9 l2 H, G0 ?/ x9 T" j& m
  70. //SYSCLK:系统时钟频率. j) o0 j/ m6 J; h8 y8 p7 u# P8 e5 U
  71. void delay_init()
    2 h; s8 d: M6 W) C
  72. {- N- _: W6 ]) c* {; k) ]
  73. #if SYSTEM_SUPPORT_OS                                         //如果需要支持OS.& z. A/ M# q' \- s
  74.        uint32_treload;
    % p  Y2 M2 p7 L7 V3 z
  75. #endif- c- O/ s) B9 y# }8 N+ R8 G
  76. SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);      //选择外部时钟  HCLK/8
    ( r, l7 j$ I1 n  ?* t
  77.        fac_us=SystemCoreClock/8000000;                           //为系统时钟的1/8 * n+ k+ a# x! o# ^3 t6 b
  78. #if SYSTEM_SUPPORT_OS                                                   //如果需要支持OS.
    $ I1 l( H' ]5 v: _1 p: K8 }
  79.        reload=SystemCoreClock/8000000;                           //每秒钟的计数次数单位为K              9 S# n* e$ V/ a) }. T8 p
  80.        reload*=1000000/delay_ostickspersec;      //根据delay_ostickspersec设定溢出时间
    + w( A/ M- z$ c; @% q
  81. 5 D1 p+ n7 d% r2 I
  82.                                                                                                //reload为24位寄存器,最大值:16777216,在180M下,约合0.745s左右     
    $ Q, L$ H- U4 I' Q) K4 V% p
  83. $ J; `: E% S% c& m+ Z; c( t  V
  84.        fac_ms=1000/delay_ostickspersec;              //代表OS可以延时的最少单位       % T) ~3 i. d& @7 n% y
  85.        SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_TICKINT_Msk;//开启SYSTICK中断
    # a7 I8 ]& y9 ^7 P% A6 _  d4 L' Y
  86.        SysTick->LOAD=reload;                                     //每1/OS_TICKS_PER_SEC秒中断一次 # i, p* |7 f% B
  87.        SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;//开启SYSTICK/ ?0 B7 m" `. ~5 M
  88. #endif
    - p% c& H! w1 {) V9 l; _) {
  89. }                                                         
    ! m" S0 q# D$ V- W

  90. 3 l' a2 g0 \0 J* i
  91. #if SYSTEM_SUPPORT_OS                                         //如果需要支持OS.
    , Q. I4 }5 l$ h( M
  92. //延时nus* s; R; J* [2 h/ N* g6 J# U& o  d" o
  93. //nus:要延时的us数.   
    & m+ k1 C" b. {' n
  94. //nus:0~190887435(最大值即2^32/fac_us@fac_us=22.5)                                                                 4 m1 L) s! J+ ~
  95. void delay_us(uint32_t nus)8 x# j9 k% M- e$ |
  96. {            0 q% k' Y& B! s4 M% w
  97.        uint32_tticks;
    , u8 a" v+ c' W* ]
  98.        uint32_ttold,tnow,tcnt=0;4 f! s) D2 a, g) i: l. s
  99.        uint32_treload=SysTick->LOAD;                         //LOAD的值                  8 U- D) q7 f2 l; ^2 ~+ g! G
  100.        ticks=nus*fac_us;                                       //需要的节拍数2 M! P& x2 i( S( |! [
  101.        delay_osschedlock();                             //阻止OS调度,防止打断us延时, E5 \  f& X8 b1 u! i5 D9 U0 g, C  d
  102.        told=SysTick->VAL;                                //刚进入时的计数器值; @) ]" O& b0 e4 O: x1 H! X% Z
  103. 4 G3 `4 y, e# a3 h
  104.        while(1)& }& J4 z/ W+ r- c* r8 h
  105.        {
    5 a4 Z+ z; t4 ^% d% H$ R
  106.               tnow=SysTick->VAL;  
    $ ~' j6 O# T, w: d4 k
  107.               if(tnow!=told)) B: t9 Y: q8 k' M' S, M, A% L* b5 u
  108.               {         
    8 i' k( w" H: Z) P7 r
  109.                      if(tnow<told)
    ) j8 P! _3 c1 E+ |6 B' P- J
  110.                          tcnt+=told-tnow;//这里注意一下SYSTICK是一个递减的计数器就可以了.5 X; {9 s& ?% H$ e# b4 J4 w. y1 N( H: `
  111.                      else
    3 t9 }8 S; T/ w9 Z2 H( L. F
  112.                          tcnt+=reload-tnow+told;   $ \% c) B5 u! A' l# U) n# K
  113.                      told=tnow;
    8 j0 G/ x" R5 P9 [7 Z! ?
  114.                      if(tcnt>=ticks)
    ; ]8 P4 k4 s; C
  115.                         break;                //时间超过/等于要延迟的时间,则退出.
    + C6 ]  _# p+ K+ M
  116.               }
    * T7 ]* b  {; h/ q# @
  117.        };
      j% r/ D! m$ I7 y
  118.        delay_osschedunlock();                                //恢复OS调度                                                                           
    8 a6 p& x" @& _/ @
  119. }
    9 Y7 |: m/ V! U+ }2 z
  120. 8 ^% G) ^  w; D4 C  F4 h# m
  121. //延时nms8 _% }' j# M3 h! J$ O
  122. //nms:要延时的ms数
    " y$ t! b+ u- u0 _" }. A
  123. //nms:0~65535- V/ w5 d( L6 x6 [/ r
  124. void delay_ms(uint16_t nms)/ [( n, \+ t3 ]4 m& V; S3 @3 g0 O
  125. {     - d& g3 o+ z9 y5 J, u% G
  126.        if(delay_osrunning&&delay_osintnesting==0)//如果OS已经在跑了,并且不是在中断里面(中断里面不能任务调度)        ( o6 j5 v! J( F  o+ q8 q6 T
  127.        {              ; }/ a: q3 G# H5 `
  128.               if(nms>=fac_ms)                                    //延时的时间大于OS的最少时间周期
    7 a2 r9 ~; B$ f
  129.               {# u2 |2 N- p. c: V. K; W7 R6 C
  130.                   delay_ostimedly(nms/fac_ms);      //OS延时
    0 ^+ @" }+ e: H8 i; R
  131.               }
    4 @7 ^6 R" `+ a
  132.               nms%=fac_ms;                                       //OS已经无法提供这么小的延时了,采用普通方式延时   & A7 C& n. e! G& N) I: ]$ C0 `6 m
  133.        }2 f( E$ P1 [: _6 @- y* ~! }
  134.        delay_us((uint32_t)(nms*1000));                       //普通方式延时
    , ^' j+ B" L3 X/ E* J
  135. }
    & [4 ~7 k8 Z( R  j5 I

  136. . H" \/ Q4 K1 j- o
  137. #else  //不用ucos时
    9 Z& G9 e; J# |
  138. //延时nus
    $ X- c: M' {/ X) Z1 \& ]1 i' q9 m2 L
  139. //nus为要延时的us数.
    3 u' [" P0 [# T! B
  140. //nus:0~190887435(最大值即2^32/fac_us@fac_us=22.5)    $ {+ z0 M  ^7 W3 X! _' N
  141. void delay_us(uint32_t nus)9 M) s9 J3 C1 h6 v0 A+ \
  142. {            : c( }& H2 V' @
  143.        uint32_tticks;7 y( t7 Y- {( w& N+ {4 j. H  s
  144.        uint32_ttold,tnow,tcnt=0;, Z8 l$ J/ a2 m" w. N/ v6 C
  145.        uint32_treload=SysTick->LOAD;                         //LOAD的值                  8 l% R0 l' E7 g0 H2 \; z6 x+ j4 e
  146.        ticks=nus*fac_us;                                       //需要的节拍数3 N6 k. c) {/ H1 Y, `) V; v, G9 r
  147.        told=SysTick->VAL;                                //刚进入时的计数器值3 ^3 K: _* ?4 `, x4 l6 Y$ @
  148.        while(1)
    ) l* A) S% L6 @; _
  149.        {
    # b6 T6 e8 h2 a( G, u: W+ Z; G
  150.               tnow=SysTick->VAL;  
    & N/ o& A8 Q  ?9 y
  151.               if(tnow!=told)9 [6 d3 v* C* j6 `
  152.               {         
    $ M; b+ z. Y: _* a" [& V- V% @
  153.                      if(tnow<told)/ i( k- ]1 G& |, V
  154.                         tcnt+=told-tnow;//这里注意一下SYSTICK是一个递减的计数器就可以了.
    7 M2 T) P" W$ g7 `3 I; a8 L: t( Z
  155.                      else
    " |1 R5 e1 G) E8 K8 G
  156.                         tcnt+=reload-tnow+told;   : }9 N5 r* Q3 F7 h
  157.                      told=tnow;2 i  D) [9 ~4 d5 _! d9 E
  158.                      if(tcnt>=ticks): s3 Y2 l5 v8 F; o/ ?& j% r! A
  159.                         break;                //时间超过/等于要延迟的时间,则退出.( w% `! O0 n3 T. ^
  160.               } % ^1 h  D* h9 b. k) f3 g
  161.        };% R5 P3 W1 ?. n7 K
  162. }
    / g! J5 ~4 H4 P
  163. //延时nms
    * _" N* _" ?& p
  164. //nms:要延时的ms数& R) i+ ^" f0 j5 A8 [
  165. void delay_ms(uint16_t nms); M8 ~% M  E9 i( b' X4 V
  166. {+ C# I) `1 ^3 c9 ?6 I4 a$ U
  167.        uint32_ti;4 @9 {) e( c* X& P2 P4 H
  168.        for(i=0;i<nms;i++)
    % I* K. s/ {. h* E2 ^; _
  169.        {     
    & X, l0 K, G% B0 l# U* P' p5 K) D: d6 K2 K
  170.               delay_us(1000);9 w+ U) t+ m2 _' U" }- b
  171.        }
    9 n1 V9 F3 ^* u* T
  172. }
    ; `* W# ~" l; e! C
  173. #endif
复制代码

+ d4 Q) E" b0 @9 u% k1 `# Z
以上代码适配RT-Thread实时系统,针对系统嵌入式系统需要进行修改,以上代码包含了裸机的延时函数。值得注意的是,初始化函数在board.c中调用的。
3.7.png
【ps】针对RT-Thread官方是有高精度延时方案的,大家也可参考:
文章出处:  嵌入式实验楼
; N% S7 v8 l- b6 f2 Z
; O+ A" d" E% x5 s! m! n
1 收藏 1 评论6 发布时间:2021-1-20 15:00

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6个回答
boclandc 回答时间:2021-1-20 15:23:24
收集归纳比较好!
zhongwn 回答时间:2021-1-20 15:39:19
学习了,mark一下
radio2radio 回答时间:2021-1-20 18:57:48
这叫什么高精度呀,只能说是普通石英晶体振荡器的精度。2 s; |; V, @+ k# B# X

' x/ B7 [. h+ c- r7 ^& l% q0 m" b" G要能够保证连续运行一个月,时间累计误差不超过几秒钟的,才对得起高精度一词。
goyhuan 回答时间:2021-1-20 19:40:03
good job
kylixyao 回答时间:2021-1-23 20:23:52
高精度还是用定时器比较合适
胤幻1988 回答时间:2021-1-25 10:40:20
这不就是正点原子的代码么,大哥~~

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