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[導(dǎo)讀]單片機編程過程中經(jīng)常用到延時函數(shù),最常用的莫過于微秒級延時delay_us()和毫秒級delay_ms()。

單片機編程過程中經(jīng)常用到延時函數(shù),最常用的莫過于微秒級延時delay_us()和毫秒級delay_ms()。 本文基于STM32F207介紹4種不同方式實現(xiàn)的延時函數(shù)。
普通延時
這種延時方式應(yīng)該是大家在51單片機時候,接觸最早的延時函數(shù)。這個比較簡單,讓單片機做一些無關(guān)緊要的工作來打發(fā)時間,經(jīng)常用循環(huán)來實現(xiàn),在某些編譯器下,代碼會被優(yōu)化,導(dǎo)致精度較低,用于一般的延時,對精度不敏感的應(yīng)用場景中。
//微秒級的延時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--; } }}//毫秒級的延時void delay_ms(uint16_t delay_ms){  volatile unsigned int num; for (num = 0; num < delay_ms; num++) { delay_us(1000); }}
述工程源碼倉庫: https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6/tree/master/02-Template
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定時器中斷

定時器具有很高的精度,我們可以配置定時器中斷,比如配置1ms中斷一次,然后間接判斷進入中斷的次數(shù)達到精確延時的目的。這種方式精度可以得到保證,但是系統(tǒng)一直在中斷,不利于在其他中斷中調(diào)用此延時函數(shù),有些高精度的應(yīng)用場景不適合,比如其他外設(shè)正在輸出,不允許任何中斷打斷的情況。

STM32任何定時器都可以實現(xiàn),下面我們以SysTick 定時器為例介紹:

初始化SysTick 定時器:
/* 配置SysTick為1ms */RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);SysTick_Config(RCC_Clocks.HCLK_Frequency / 1000);

中斷服務(wù)函數(shù):

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

延時函數(shù):

void Delay(__IO uint32_t nTime){ TimingDelay = nTime; while(TimingDelay != 0);}
上述工程源碼倉庫: https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6/tree/master/02-Template
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查詢定時器

為了解決定時器頻繁中斷的問題,我們可以使用定時器,但是不使能中斷,使用查詢的方式去延時,這樣既能解決頻繁中斷問題,又能保證精度。

STM32任何定時器都可以實現(xiàn),下面我們以SysTick 定時器為例介紹。

STM32的CM3內(nèi)核的處理器,內(nèi)部包含了一個SysTick定時器,SysTick是一個24位的倒計數(shù)定時器,當(dāng)計到0時,將從RELOAD寄存器中自動重裝載定時初值。只要不把它在SysTick控制及狀態(tài)寄存器中的使能位清除,就永不停息。

SYSTICK的時鐘固定為HCLK時鐘的1/8,在這里我們選用內(nèi)部時鐘源120M,所以SYSTICK的時鐘為(120/8)M,即SYSTICK定時器以(120/8)M的頻率遞減。SysTick 主要包含CTRL、LOAD、VAL、CALIB 等4 個寄存器。

▼CTRL:控制和狀態(tài)寄存器

▼LOAD:自動重裝載除值寄存器

▼VAL:當(dāng)前值寄存器

▼CALIB:校準(zhǔn)值寄存器

使用不到,不再介紹

代碼

void delay_us(uint32_t nus){ uint32_t temp; SysTick->LOAD = RCC_Clocks.HCLK_Frequency/1000000/8*nus; SysTick->VAL=0X00;//清空計數(shù)器 SysTick->CTRL=0X01;//使能,減到零是無動作,采用外部時鐘源 do { temp=SysTick->CTRL;//讀取當(dāng)前倒計數(shù)值 }while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16))));//等待時間到達 SysTick->CTRL=0x00; //關(guān)閉計數(shù)器 SysTick->VAL =0X00; //清空計數(shù)器}void delay_ms(uint16_t nms){ uint32_t temp; SysTick->LOAD = RCC_Clocks.HCLK_Frequency/1000/8*nms; SysTick->VAL=0X00;//清空計數(shù)器 SysTick->CTRL=0X01;//使能,減到零是無動作,采用外部時鐘源 do { temp=SysTick->CTRL;//讀取當(dāng)前倒計數(shù)值 }while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16))));//等待時間到達 SysTick->CTRL=0x00; //關(guān)閉計數(shù)器 SysTick->VAL =0X00; //清空計數(shù)器}
上述工程源碼倉庫: https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6/tree/master/04-Delay

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匯編指令

如果系統(tǒng)硬件資源緊張,或者沒有額外的定時器提供,又不想方法1的普通延時,可以使用匯編指令的方式進行延時,不會被編譯優(yōu)化且延時準(zhǔn)確。

STM32F207在IAR環(huán)境下

/*! * @brief 軟件延時  * @param ulCount:延時時鐘數(shù) * @return none * @note ulCount每增加1,該函數(shù)增加3個時鐘 */void SysCtlDelay(unsigned long ulCount){ __asm(" subs r0, #1\n" " bne.n SysCtlDelay\n" " bx lr");}
這3個時鐘指 的是CPU時鐘,也就是系統(tǒng)時鐘。120MHZ,也就是說1s有120M的時鐘,一個時鐘也就是1/120us,也就是周期是1/120us。3個時鐘,因為執(zhí)行了3條指令。
使 用這種方式整理ms和us接口,在Keil和IAR環(huán)境下都測試通過。
/*120Mhz時鐘時,當(dāng)ulCount為1時,函數(shù)耗時3個時鐘,延時=3*1/120us=1/40us*//*SystemCoreClock=120000000 us級延時,延時n微秒SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3000000)); ms級延時,延時n毫秒SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3000)); m級延時,延時n秒SysCtlDelay(n*(SystemCoreClock/3));*/ #if defined (__CC_ARM) /*!< ARM Compiler */__asm voidSysCtlDelay(unsigned long ulCount){ subs r0, #1; bne SysCtlDelay; bx lr;}#elif defined ( __ICCARM__ ) /*!< IAR Compiler */voidSysCtlDelay(unsigned long ulCount){ __asm(" subs r0, #1\n" " bne.n SysCtlDelay\n" " bx lr");} #elif defined (__GNUC__) /*!< GNU Compiler */void __attribute__((naked))SysCtlDelay(unsigned long ulCount){ __asm(" subs r0, #1\n" " bne SysCtlDelay\n" " bx lr");} #elif defined (__TASKING__) /*!< TASKING Compiler */ /*無*/#endif /* __CC_ARM */

上述工程源碼倉庫:https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6/tree/master/03-ASM

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注釋

理論上:匯編方式的延時也是不準(zhǔn)確的,有可能被其他中斷打斷,最好使用us和ms級別的延時,采用for循環(huán)延時的函數(shù)也是如此。采用定時器延時理論上也可能不準(zhǔn)確的,定時器延時是準(zhǔn)確的,但是可能在判斷語句的時候,比如if語句,判斷延時是否到了的時候,就在判斷的時候,被中斷打斷執(zhí)行其他代碼,返回時已經(jīng)過了一小段時間。不過匯編方式和定時器方式,只是理論上不準(zhǔn)確,在實際項目中,這兩種方式的精度已經(jīng)足夠高了。


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