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?STM32延时函数的四种方法

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发表于 2020-6-11 08:20:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
关注、星标公众,不错过精彩内容3 G! y% `& H" g1 X& g5 E. {

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: M6 ?9 z1 M% `5 u" y; P) _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。
8 O" w: ^& ]5 l8 A* c$ }

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# {% I- ^% m  ?5 t" S* x普通延时/ p5 s0 n5 \2 s% Z) Y
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。6 N+ ~( `  S9 n+ z6 k6 V. G# v
  • //微秒级的延时void delay_us(uint32_t delay_us){      volatile unsigned int num;  volatile unsigned int t;7 d3 L& F2 |! y. k7 Y7 ^7 Y
        for (num = 0; num   {    t = 11;    while (t != 0)    {      t--;    }  }}//毫秒级的延时void delay_ms(uint16_t delay_ms){      volatile unsigned int num;  for (num = 0; num   {    delay_us(1000);  }}上述工程源码仓库:https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6/tree/master/02-Template
    . D3 q( B  u' A(提示:公众号不支持外链接,请复制链接到浏览器下载)
    6 Z7 h- {" _3 u  _; Z$ t* c" T; p8 ]8 s
    3 u9 b+ Z7 Q$ B# F9 r( K
    定时器中断
    4 o2 ^1 n7 B* _( F& [2 i; u/ o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。" C, x( k0 |/ S& _
    STM32任何定时器都可以实现,下面我们以SysTick 定时器为例介绍:: c# _) y1 W* [, d3 U; }, {& t

    6 i7 ?% j' \" g8 _7 {初始化SysTick 定时器:
  • /* 配置SysTick为1ms */RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);SysTick_Config(RCC_Clocks.HCLK_Frequency / 1000);中断服务函数:8 B' P: J4 c$ S: L6 Y
  • void SysTick_Handler(void){  TimingDelay_Decrement();}void TimingDelay_Decrement(void){  if (TimingDelay != 0x00)  {     TimingDelay--;  }}延时函数:0 d( B% {( P) t
  • void Delay(__IO uint32_t nTime){  TimingDelay = nTime;  while(TimingDelay != 0);}上述工程源码仓库:https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6/tree/master/02-Template
    6 F& n, S: _8 z( ]+ ]. S$ O% g) y(提示:公众号不支持外链接,请复制链接到浏览器下载)8 i8 l! C- }3 F
    8 [7 @5 j! w2 T  e
    8 |( ?" \" B' C2 c% h+ P
    查询定时器
    . `8 J. o* _2 M7 C9 `1 L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。- b/ c2 y! \" ]) b% ?( j
    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 R) f: U; G! c) H) d- FSTM32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。
    / ^& ~/ i- q: A1 USYSTICK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。* _' w& K- ~2 D* ^4 \
    ▼CTRL:控制和状态寄存器0 c6 E" o6 [; Z+ O+ u

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    5 X9 B2 h5 C0 D* ^) }2 d
    ▼LOAD:自动重装载除值寄存器; X) O5 y% Y2 `0 x

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    - z) I' K! |! |/ u; G  @
    ▼VAL:当前值寄存器
    7 |0 g/ m. \" f/ k+ |" A

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    % ^7 m# {3 `# g4 Q. d9 p
    ▼CALIB:校准值寄存器
    9 M: F. f4 k2 q7 v; N  q/ [: z使用不到,不再介绍6 O: X7 s2 b6 Z0 |5 N# H5 h
    代码- u6 ^# c, W6 g( U3 D! N
  • void delay_us(uint32_t nus){  uint32_t temp;  SysTick->LOAD = RCC_Clocks.HCLK_Frequency/1000000/8*nus;  SysTick->VAL=0X00;//清空计数器  SysTick->CTRL=0X01;//使能,减到零是无动作,采用外部时钟源  do  {    temp=SysTick->CTRL;//读取当前倒计数值  }while((temp&0x01)&&(!(temp&(116))));//等待时间到达  SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器  SysTick->VAL =0X00; //清空计数器}void delay_ms(uint16_t nms){  uint32_t temp;  SysTick->LOAD = RCC_Clocks.HCLK_Frequency/1000/8*nms;  SysTick->VAL=0X00;//清空计数器  SysTick->CTRL=0X01;//使能,减到零是无动作,采用外部时钟源  do  {    temp=SysTick->CTRL;//读取当前倒计数值  }while((temp&0x01)&&(!(temp&(116))));//等待时间到达  SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器  SysTick->VAL =0X00; //清空计数器}上述工程源码仓库:https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6/tree/master/04-Delay6 q6 `1 w: y' I
    (提示:公众号不支持外链接,请复制链接到浏览器下载)% o' G- `. p% ~2 }8 T

    ! x- u1 j  `: k% U( j+ ]  f% C2 v/ Y* b
    汇编指令* ?3 A( ]! D' i" c5 @
    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。
    7 X7 y0 S5 i$ ~3 [STM32F207在IAR环境下
    ' z( U9 o9 d* z6 a( ~0 F
  • /*! *  @brief   软件延时  *  @param  ulCount:延时时钟数 *  @return none *  @note   ulCount每增加1,该函数增加3个时钟 */void SysCtlDelay(unsigned long ulCount){    __asm("    subs    r0, #1
    1 W7 n! {/ Z* J+ n"          "    bne.n   SysCtlDelay
    % j2 g1 Z/ x& D4 T( f* F( e"          "    bx      lr");}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。* r  `" m+ P' f( O. l+ {
    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。) m. l0 U5 Q7 |, C/ }* M% h: i
  • /*120Mhz时钟时,当ulCount为1时,函数耗时3个时钟,延时=3*1/120us=1/40us*//*SystemcoreClock=1200000002 c. p3 b; M1 G8 }2 {2 o1 @
    us级延时,延时n微秒SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3000000));$ _2 z8 K- |0 G: d( _* l- ]
    ms级延时,延时n毫秒SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3000));6 d0 a- N4 V4 d' A3 F4 @3 i
    m级延时,延时n秒SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3));*/
    6 @; ~7 h* {" b  A; j4 B#if defined   (__CC_ARM) /*!__asm voidSysCtlDelay(unsigned long ulCount){    subs    r0, #1;    bne     SysCtlDelay;    bx      lr;}#elif defined ( __ICCARM__ ) /*!voidSysCtlDelay(unsigned long ulCount){    __asm("    subs    r0, #1) J( K6 ?# p3 H4 q- P: @! G+ f
    "       "    bne.n   SysCtlDelay
    # S0 x; r+ J; h; P$ l) o"       "    bx      lr");}
    4 E# Y/ i& x3 Q) I; \" U6 ]$ R( K#elif defined (__GNUC__) /*!void __attribute__((naked))SysCtlDelay(unsigned long ulCount){    __asm("    subs    r0, #1; i( g+ G4 H; P' o6 t2 S0 C
    "       "    bne     SysCtlDelay
    . A5 u" U9 r3 h5 Q; [# m"       "    bx      lr");}
    ' f) q* a$ K: K#elif defined  (__TASKING__) /*!                           /*无*/#endif /* __CC_ARM */上述工程源码仓库:https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6/tree/master/03-ASM$ L, H& T) b+ m( C2 @
    (提示:公众号不支持外链接,请复制链接到浏览器下载)
    " H  C/ P% \! l% I) F
    , q, b5 E7 a) T9 b% k) \% [注释& A1 k2 t% H2 a1 `9 |9 J
    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。
    7 t# m3 E( x/ R; b8 o
    : Y/ W# K1 o/ P( p

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    : b1 b( b+ V9 A( ^' p* w  e& B( B8 S/ W

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    / O9 q+ X( X% a) O) f设计一款兼容ST207和GD207的开发板( x2 k1 H) c( g- f0 v
    MCU心脏-晶振1 i1 O. |2 `4 @% e, ^# @  g0 U
    晶振原理解析
    : v) t( r. `: R7 K4 b2 t2 }复位电路设计
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