STM32延时函数的四种方法

电玩女神 2022-11-19 09:44 253阅读 0赞

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。

# 1、普通延时 #

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。

//微秒级的延时
    void delay_us(uint32_t delay_us)
    {
        
      volatile unsigned int num;
      volatile unsigned int t;
    
      for (num = 0; num < delay_us; 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_ms; num++)
      {
        
        delay_us(1000);
      }
    }

# 2、定时器中断 #

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。

STM32任何定时器都可以实现，下面我们以SysTick 定时器为例介绍：

*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：*

void SysTick_Handler(void)
    {
        
      TimingDelay_Decrement();
    }
    void TimingDelay_Decrement(void)
    {
        
      if (TimingDelay != 0x00)
      {
        
        TimingDelay--;
      }
    }

*延时函数：*

void Delay(__IO uint32_t nTime)
    {
        
       TimingDelay = nTime;
       while(TimingDelay != 0);
    }

# 3、查询定时器 #

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。

STM32任何定时器都可以实现，下面我们以SysTick 定时器为例介绍。

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。

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。

▼CTRL：控制和状态寄存器

![1.png][]

▼LOAD：自动重装载除值寄存器

![00f7821e10eaec79003cf9e8342f1193.png][]

▼VAL：当前值寄存器

![bf81e25f8bee8e92916660f99e266b7d.png][]

▼CALIB：校准值寄存器

使用不到，不再介绍

示例代码

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&(1<<16))));//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&(1<<16))));//等待时间到达
      SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器
      SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
    }

# 4、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

/*!
     *  @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, #1n"
              "    bne.n   SysCtlDelayn"
              "    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1/120 us，也就是周期是1/120 us。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。

/*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=120000000
    us级延时,延时n微秒
    SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3000000));
    ms级延时,延时n毫秒
    SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3000));
    m级延时,延时n秒
    SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3));
    */
    
    #if defined   (__CC_ARM) /*!< ARM Compiler */
    __asm void
    SysCtlDelay(unsigned long ulCount)
    {
        
        subs    r0, #1;
        bne     SysCtlDelay;
        bx      lr;
    }
    #elif defined ( __ICCARM__ ) /*!< IAR Compiler */
    void
    SysCtlDelay(unsigned long ulCount)
    {
        
        __asm("    subs    r0, #1n"
           "    bne.n   SysCtlDelayn"
           "    bx      lr");
    }
    
    #elif defined (__GNUC__) /*!< GNU Compiler */
    void __attribute__((naked))
    SysCtlDelay(unsigned long ulCount)
    {
        
        __asm("    subs    r0, #1n"
           "    bne     SysCtlDelayn"
           "    bx      lr");
    }
    
    #elif defined  (__TASKING__) /*!< TASKING Compiler */
    /*无*/
    #endif /* __CC_ARM */

> 备注：
> 
> 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。

[1.png]: /images/20221119/07d45bd3995248e386bb027dfe9086a4.png
[00f7821e10eaec79003cf9e8342f1193.png]: /images/20221119/3a791788aa7c49b7ad9c653ae9c4b582.png
[bf81e25f8bee8e92916660f99e266b7d.png]: /images/20221119/98a1f8be5d0a425aa84bcde50d856f96.png