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STM32延时函数的四种方法

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STMCU小助手 发布时间:2022-10-31 23:51
1、普通延时) K; y9 O6 K2 `; H) k  b. z/ O
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. //微秒级的延时
    3 X! s5 s( M/ n
  2. void delay_us(uint32_t delay_us)
    ; Z2 u+ y; a; g% e* e
  3. {   
    $ @* P& j7 e. |  Z  N
  4.   volatile unsigned int num;
    ! P8 \# Y1 G" r; z7 ]6 K
  5.   volatile unsigned int t;5 L/ }9 L1 O' [1 j
  6. % h2 a9 e# p: T% V/ p; D% W
  7.   1 G* w+ Q" d1 f/ l
  8.   for (num = 0; num < delay_us; num++)
    6 V) c3 l. s2 x& v
  9.   {
      Q6 p7 h6 K% ?) P; P+ Z3 q" u
  10.     t = 11;) ]& q, U9 E; H" m- H
  11.     while (t != 0)
    * ~6 }& f! K: P7 d$ L
  12.     {! h" f, m1 w. C  I7 f& A9 g
  13.       t--;
    . Z# X: O& G: V. d" Z
  14.     }
    & |' N3 G  W0 Z
  15.   }
    1 r$ f* a6 k0 w5 n0 B( P
  16. }
    & r$ r4 U" ~3 _
  17. //毫秒级的延时0 h; b) u4 R& j+ H# J6 E* }' X
  18. void delay_ms(uint16_t delay_ms)/ d0 R( k2 B2 _8 O& p
  19. {   
    ( M+ C( d) X1 c+ t7 j. \5 F
  20.   volatile unsigned int num;
    3 c* ~# J+ M* Y4 b. j8 v
  21.   for (num = 0; num < delay_ms; num++)& n$ R6 m# R  e% c# l
  22.   {5 w. f) M) j& c! k. z$ o
  23.     delay_us(1000);
    . l5 F: V1 ~, o6 V& K
  24.   }# O$ X+ A9 e! l$ n5 v. q
  25. }
复制代码

1 v" [2 F3 ?# p  h4 O2、定时器中断
7 k8 K* D/ s6 y4 b5 y; M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。) j, r7 L& h5 t! ]
+ L9 w& b- g% o
STM32任何定时器都可以实现,下面我们以SysTick 定时器为例介绍:+ Z% t% K6 R8 K& f6 ?# H

' ^; E: h/ U* x* j4 p初始化SysTick 定时器:
# R+ s& f6 x, x
  1. /* 配置SysTick为1ms */8 R6 s$ N  `5 Z. |3 y. U1 ~5 c
  2. RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);
    + h% I$ Q* P/ m3 j; x
  3. SysTick_Config(RCC_Clocks.HCLK_Frequency / 1000);
复制代码
+ X0 E. a- |  K3 d
中断服务函数:' ?' G5 m! n( M$ A) a* P
  1. void SysTick_Handler(void)
    * f' C5 I0 \- L  x
  2. {3 H5 q% }+ r  }# G; s
  3.   TimingDelay_Decrement();
    # p; L8 ^% |  O% R
  4. }. g+ y; t! n' q4 s% \* v
  5. void TimingDelay_Decrement(void)" V6 J/ q7 A8 G5 ~% Y4 R# x- B, m
  6. {( q$ T" U2 H$ O+ F* v; P; S
  7.   if (TimingDelay != 0x00)
    ( F+ D$ {5 k! ^+ U
  8.   {
    ' P/ ^" h4 ~! e8 [8 U* A9 v1 {
  9.     TimingDelay--;- h1 T& M$ C4 d$ N  g
  10.   }
    6 E' ]2 ~- h5 L; S6 @  j
  11. }
复制代码
. l2 K4 u9 c* [  N( j
延时函数:

  Y0 I  q3 I  I3 ~! Z$ s% x1 J( K- n% v6 V0 t
  1. <p>void Delay(__IO uint32_t nTime)</p><p>{</p><p>  TimingDelay = nTime;</p><p>  while(TimingDelay != 0);</p><p>}</p>
复制代码
% ?1 T+ c* Y' I1 b
3、查询定时器
: Z: ]- V5 \- F8 H' M- p% k" u. `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。
) e  c: `4 A  i$ X6 ], L4 M8 M6 f1 V: h' c9 a- M
STM32任何定时器都可以实现,下面我们以SysTick 定时器为例介绍。6 K9 ^/ |7 J  z4 x% z: H$ U% Q

' S, C, J5 T8 b  E* \& J$ `8 g3 zSTM32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 t6 c4 I0 H1 ?( M# h& I6 y- o
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。
. G: o2 b; P% t" _% Q
2 e$ d# L+ i$ v1 S/ V! ^                                       ▼CTRL:控制和状态寄存器1 y4 m: P- Z3 \$ D; [
2 [( O4 z7 F! Y/ ~* w
aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy8wUmc4RGRwQWliZlVaTzVIMFU4dlliOWliMFBp.png
6 i& ~! ~, `! \. E6 R. E+ `* {
  c* Q4 C  V: l                                       ▼LOAD:自动重装载除值寄存器
5 p3 [' \, K7 \1 S: t! u
5 f0 N& w( k4 C- y0 | aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy8wUmc4RGRwQWliZlVaTzVIMFU4dlliOWliMFBp.png
+ v3 [/ o4 |- |2 Z# `" F' M5 d& d$ M! u( F+ V8 W$ n
                                        ▼VAL:当前值寄存器! @; a6 x( a8 G6 \6 h
6 X( ^* ]" ^; f9 D
aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy8wUmc4RGRwQWliZlVaTzVIMFU4dlliOWliMFBp.png
; P' C( f" Y5 y. \  s0 X
' f$ G7 y) L4 A0 \( U5 p                                 ▼CALIB:校准值寄存器- k# Z8 C5 B1 T
3 d( P, r2 J4 n7 Y) U- H- {4 v$ l
使用不到,不再介绍& S+ ]2 ]- p0 j1 p- C

$ O! B6 y2 x9 E示例代码
/ `3 t( E. o6 f$ Y8 _) Z. i+ }
  1. void delay_us(uint32_t nus)" i* J* J3 u0 r% y
  2. {
    " W1 U. M% e( \$ ~. D8 F) D2 x# P
  3.   uint32_t temp;
    . S/ G/ ]0 _' t1 Q; A7 B
  4.   SysTick->LOAD = RCC_Clocks.HCLK_Frequency/1000000/8*nus;
    ) k6 C$ u' V$ F. \: f8 e* [1 G# V
  5.   SysTick->VAL=0X00;//清空计数器
    " z' o/ z5 C  x  S/ `) o+ z6 S
  6.   SysTick->CTRL=0X01;//使能,减到零是无动作,采用外部时钟源; B$ e& X* ?- F7 O6 f8 q/ L
  7.   do
    * f: `* X+ c# W$ \
  8.   {: }. z$ L& p& x# z  H/ e; M; f
  9.     temp=SysTick->CTRL;//读取当前倒计数值2 B) Y. Y4 _( R/ y9 K
  10.   }while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16))));//等待时间到达8 X, N* e+ ]) |, J- q% v
  11.   SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器
    0 c3 G6 A- p2 _9 W; E
  12.   SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
    0 w& C) r" o9 F/ T) R
  13. }9 d7 `/ L! D+ S! U# m! D
  14. void delay_ms(uint16_t nms)
    ( V  e8 c2 s1 m, q: L* O
  15. {
    9 t/ p/ @' v3 c, \
  16.   uint32_t temp;
    7 a; b. G: e4 U  M
  17.   SysTick->LOAD = RCC_Clocks.HCLK_Frequency/1000/8*nms;
    ' v8 I3 P# O8 ?& u1 j
  18.   SysTick->VAL=0X00;//清空计数器
    % G5 w+ h/ T- j+ b8 f5 y! H  _' i
  19.   SysTick->CTRL=0X01;//使能,减到零是无动作,采用外部时钟源
    9 V. J/ u/ J" g! ^
  20.   do
    / N! T* q9 K% R8 y4 a
  21.   {
    7 R* K& K; ]0 f$ x, e
  22.     temp=SysTick->CTRL;//读取当前倒计数值
    ! F1 M6 z, I$ h/ ?  S3 a3 Q0 p
  23.   }while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16))));//等待时间到达
    $ ^6 P0 c" q$ v% X  I6 L
  24.   SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器
    - t$ h3 S2 F$ K8 X/ q' }
  25.   SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
    ; F9 }# n; {, q$ [. `* ^: a% W
  26. }
复制代码
$ \5 Z8 S# o* Y& S
4、汇编指令
( s) g9 n% {5 b# _7 Y3 s$ D! r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。# G* |9 V" e* H1 Y" S- y
+ \! Y* L: A2 H" d
STM32F207在IAR环境下% I* y" X/ l: |- \( {% j
  1. /*!3 @. @8 R- k# S! v  G7 r' `
  2. *  @brief         软件延时
    , }% V, Q8 }! d8 z8 S; l4 h
  3. *  @param        ulCount:延时时钟数
    3 e; t: I, c( \& H  V8 e7 ]3 U
  4. *  @return none( i: O  S* ^! a' J  f. T
  5. *        @note         ulCount每增加1,该函数增加3个时钟& _2 ]7 f2 A. j" K3 |  E/ y! Z
  6. */
    8 W9 g9 \0 U; N' U" P
  7. void SysCtlDelay(unsigned long ulCount)
    - l  l- N4 H+ w9 t: U; t" k
  8. {
    0 N4 r3 m8 r. d% f
  9.     __asm("    subs    r0, #1\n"
    * s4 s7 @, C& p, j
  10.           "    bne.n   SysCtlDelay\n"
    4 p! a+ f+ b+ J1 m
  11.           "    bx      lr");% k% I0 p1 |) P" p
  12. }
复制代码
: j+ v% i- k+ u2 L4 O+ X
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1/120 us,也就是周期是1/120 us。3个时钟,因为执行了3条指令。$ s  t8 L! a" I# w' d* h
! G* O2 r; A6 t: }4 d/ l5 W
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。- v, w" D! R8 z" H& D1 r
  1. /*120Mhz时钟时,当ulCount为1时,函数耗时3个时钟,延时=3*1/120us=1/40us*/' Y) @/ ^: [, e" @7 m/ x$ w
  2. /*
    . _) k, z' ], x9 O5 l
  3. SystemCoreClock=120000000
    2 n2 O6 B0 L$ l% n
  4. us级延时,延时n微秒8 g: |8 j0 V7 b9 t4 I% W
  5. SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3000000));
    0 M# i  t- R: D. F
  6. ms级延时,延时n毫秒
    / v5 C1 x$ ]2 w3 q  A- U9 I
  7. SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3000));
    ( c/ a  P% X2 H( K5 _
  8. m级延时,延时n秒$ o# d5 n% z$ A; J
  9. SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3));) |# {( \+ r- P; S
  10. */: F+ D# C. P0 M- z
  11. , t: B) F$ S0 d) d+ L
  12. #if defined   (__CC_ARM) /*!< ARM Compiler */
    # n- s3 {5 y8 h
  13. __asm void6 ^3 f& r. ^) P7 U
  14. SysCtlDelay(unsigned long ulCount)
    " t3 Q& f5 B& g2 J) B: G0 b
  15. {9 V/ j) v4 y4 t5 G  {( K# C# m  r
  16.     subs    r0, #1;9 Z" k( `, R) s9 g, v# A+ ~( x
  17.     bne     SysCtlDelay;
    ) G: Q6 C$ _3 o7 {
  18.     bx      lr;
    ) d0 Z3 K, m! k$ y7 u# ]: N7 u
  19. }
    % }- r5 G, b/ f
  20. #elif defined ( __ICCARM__ ) /*!< IAR Compiler */
    4 {) J! a" `3 [7 E9 D( A0 ?
  21. void
      \* Z% I8 r  F2 s9 B7 m, i
  22. SysCtlDelay(unsigned long ulCount)( D: _" a& e; n# U/ L# f
  23. {( \/ t7 q; U2 ^0 T# a. `
  24.     __asm("    subs    r0, #1\n"
    1 y# `9 R/ n* X* [5 l4 L
  25.        "    bne.n   SysCtlDelay\n"/ w9 i+ M' _. F1 V* D
  26.        "    bx      lr");
    0 q  E2 H) r' ?* j% y9 D6 K0 K( d4 I
  27. }7 M' U  h; @/ q, H
  28. 2 `+ C, N( h' E5 q3 }# }
  29. #elif defined (__GNUC__) /*!< GNU Compiler */- T$ x& R2 q* r& d7 t
  30. void __attribute__((naked))% a# E3 C+ H$ j: O) {
  31. SysCtlDelay(unsigned long ulCount)
    ! X( n& p' H, W* G9 m6 g" u
  32. {
      ~1 v4 ~* v, ~7 y- w$ P+ |
  33.     __asm("    subs    r0, #1\n"
    % C5 X( X/ Z/ W" |+ W  e8 P( u" C; B5 O
  34.        "    bne     SysCtlDelay\n"
    8 q) ^2 d0 `5 K# ?  @' R
  35.        "    bx      lr");* G! ~" B2 C" x" Q, ~
  36. }: J% Y+ ~) K- q% @, H0 H' }
  37. ) z) n/ s1 x7 d6 \1 g9 d& D
  38. #elif defined  (__TASKING__) /*!< TASKING Compiler */                           
    & c" a- K& @( V4 i  U0 G" A* ?
  39. /*无*/) N3 x7 f8 O2 p1 r& m& g
  40. #endif /* __CC_ARM */
复制代码

$ ^/ i7 _+ v% U2 e( D备注:" Z- z4 s3 T# j; D

1 A5 O% Q4 M  M: H7 a0 }* P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。- P* O$ _! I4 n" y( q
————————————————
% Z/ y: }! s4 S4 U9 q/ Y/ p版权声明:strongercjd. o$ [* G; P+ x6 {! f) ~+ G; ^  y

7 Q( i$ {2 |7 V" P8 P  l7 y2 S
! Q, ?' w3 H3 f) A' K
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