请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版

你的浏览器版本过低,可能导致网站不能正常访问!
为了你能正常使用网站功能,请使用这些浏览器。

基于STM32延时函数怎么起作用

[复制链接]
攻城狮Melo 发布时间:2023-3-17 16:28
有人利用STM32做开发,基于片内SYSTICK定时器做延时,即利用SYSTICK的周期性溢出中断来实现指定延时。可是他发现自己编写的延时函数似乎不起作用。代码也很简单,颇为奇怪。

  m' z& y! n; }
我这里基于他的功能模拟一段测试代码,如下截图所示:

  ^5 u2 V) q& P! b$ P
微信图片_20230317162707.png

. y$ J$ n! t! p9 v/ x

7 l: {! t: y. R# y( c/ J) b/ \) _: `
上面代码在主循环里,每一轮循环就是先让LED闪烁5次,然后熄灭一会。就这样循环进行。其中,有个全局变量Delay,决定每次延时长短。

7 P& |0 O- t5 P' S$ G3 @; U( @) O
uint32_t  Delay;  //Define a globle variable

; n. f. _- O) N, q
关于SYSTICK的中断服务函数也很简单,像下面这样:
! K5 Q5 V: \9 @: F( b

, d7 ]. S0 X9 b0 n  t' M% q: Q
微信图片_20230317162702.png
6 t6 [0 x& ]+ r; }5 d6 R

8 ?+ g8 P% Z; e! a: q& y
所有测试代码就是上面两个截图所涉及的内容。
4 V$ l+ I9 Y* h
/ H# h: C! V( O5 P' N5 o
在测试过程中发现,当我们开启IDE的编译优化,尤其优化等级较高时,上面测试代码就没法按预期运行。最直接的体现就是看不到LED的周期性闪烁。

$ A, I8 b) ~# f  V% F/ |6 w1 P
不过,当我们不开启IDE的优化或设置较低优化等级时,上面的功能往往能够得以正确运行。看来,优化对我们的代码造成了影响。

  Y( z5 T. y3 N  u9 {7 g
这里代码非常简单,最可能受到优化影响的就是那个Delay全局变量,是个共享变量,主流程和中断程序都要访问它。一般来讲,像这种可以被多个地方访问的共享变量,原则上都要冠以volatile。不过,目前它的定义中并没有加上这个Volatile修饰词。
" G8 E$ @; k7 U0 t
我们不妨将Delay的定义加上volatile,然后把优化等级设置O3来验证下。【此时我使用的是ARM MDK IDE】
/ E5 E1 h: S, j; b' Y( S
2 F8 U4 T" {) l: s9 D
微信图片_20230317162658.png
' n  r/ C: A& X" ]& W& _
基于上面的定义和优化选项,程序运行是正常的。看来,这里的关键问题是Delay变量没加volatile,开启优化后让真正的代码偏离了用户的预期。
( R& \8 P7 c/ n7 I  Y) F
优化后的代码没法直接从用户源代码看出端倪来,我们往往可以借助汇编文件来看看编译后真实代码的样貌。我们不妨就看看那段主循环代码在开启优化但又不对Delay变量加volatile时编译后的汇编代码。
! A; j' u1 h+ _4 z+ _
% v  t# W" [/ T- O+ F" y
微信图片_20230317162655.png

0 |9 A# S: T8 A3 z
我们可以从上面汇编代码看到,优化后的主循环代码运行时最后变成在黄色语句那里原地踏步踏了。说实在的,这块被优化后的代码相比用户源代码已经面目全非了,难怪看不到LED的周期性闪烁了。当然,如果对Delay变量加上volatile并开启优化,此时的主循环汇编代码跟上面的贴图就相差甚远,这里就不贴出来了。

! S& ^% |9 l/ A; j7 _
其实,很多有过使用STM32库或基于CubeMx配置初始化文件的工程师可能知道,HAL库里就有现存的可以调用的延时函数HAL_Delay()。平常我们在调用这个函数时怎么没感觉有类似问题出现呢。比方将前面的主循环代码换成库函数的写法,并使用库函数HAL_Delay().
) A: e1 W* B+ b3 }
0 I. ]* ?/ X% f+ S% k- I
微信图片_20230317162649.png

9 M) Y* x% V, j& x) P- ^4 h* W8 H! w* M
如果这样写,即使开启O3优化等级依然没有问题。感觉上我们前面的写法跟库函数HAL_Delay()的也没什么差别,都是利用SYSTICK的周期性中断进行统计溢出次数而已。

5 z4 B2 ?$ J: X2 R
HAL_Delay()用到一个统计溢出次数的全局变量uwTick,类似前面定义的Delay变量,它被SYSTICK中断服务程序动态修改,在HAL_Delay()里面经HAL_GetTick()实时读取,显然这个uwTick在定义时也应该加上volatile才合适。

4 V1 L, o) M  `- e
我们不妨看看该变量的定义:

! o0 A  s( J4 J3 p
微信图片_20230317162640.png
; h- Y! L% F* `3 U

4 e% Y/ E4 d! M$ q+ I* O8 w$ i' k
看来,HAL库早就考虑到该变量的特性,在定义时已加上了volatile.
, y- s  h7 }9 S/ ^8 H0 Q6 j
稍微小结,本篇提出的问题跟代码优化有关,因为个别变量定义得不够规范,在开优化或优化等级较高时会发生状况。对于那些可能被多个线程访问的共享变量原则上都要加上volatile。具体到MCU应用,对于那些既会被主程序访问也会中断服务程序访问的全局变量,在使用时建议加上volatile,否则,不开优化或优化等级比较低时可能没任何问题,当开启较高优化等级时可能就问题来了,若代码庞大、共享变量又多时,查起错来可能就比较辛苦。对于编程人员来说,volatile不是什么新鲜玩意,但编程过程中有时可能忽略它,这里结合实际案例来了解、理解它可能更为具体些、深刻些。
. w' G; |9 x* X# f0 u# k% ]) S/ }+ G
转载自: Miler
如有侵权请联系删除
: b! c* K) e4 F$ F7 E
: X. K+ L+ k3 O7 s0 G1 \5 B. u6 e
收藏 评论0 发布时间:2023-3-17 16:28

举报

0个回答
关于意法半导体
我们是谁
投资者关系
意法半导体可持续发展举措
创新和工艺
招聘信息
联系我们
联系ST分支机构
寻找销售人员和分销渠道
社区
媒体中心
活动与培训
隐私策略
隐私策略
Cookies管理
行使您的权利
关注我们
st-img 微信公众号
st-img 手机版