【沁恒微CH32V307评估板试用体验】Delay_Ms函数分析(SysTick滴答定时器)

0. 前言

之前使用Arduino和M3内核的MCU时，发现有一种非阻塞程序流程，例如Arduino的mills()函数,STM32的HAL_GetTick()都可以获取芯片启动到现在的时间，这样我们就能在一个while(1)里面完成各个传感器的数据获取，举例如下：

/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1) {
    //类似于Arduino中ESP8266时间mills()的写法?
    if ((HAL_GetTick() - tick >= 100)) {
        tick = HAL_GetTick();
        u8g2_ClearBuffer(&u8g2);

        sprintf((char*)Message, "Encoder");
        u8g2_DrawUTF8(&u8g2, 40, 16 - 2, (char*)Message);
        sprintf((char*)Message, "%d", enc_key_value_buff);
        u8g2_DrawStr(&u8g2, 110, 16 - 2, (char*)Message);

        MessageLength = sprintf((char*)Message, "Counter: %d

", (int)htim1.Instance->CNT);
        HAL_UART_Transmit(&huart2, Message, MessageLength, 100);
        u8g2_DrawStr(&u8g2, 15, 32 - 4, (char*)Message);

        UpdateAudioVolume();
        MessageLength = sprintf((char*)Message, "Volume: %d

", AudioVolume);
        HAL_UART_Transmit(&huart2, Message, MessageLength, 100);
        u8g2_DrawStr(&u8g2, 15, 48 - 6, (char*)Message);

        u8g2_DrawRBox(&u8g2, 14, 50, AudioVolume, 12, 4);

        u8g2_SendBuffer(&u8g2);
    }

    /* 1ms 按键扫描 */
    if (HAL_GetTick() - tick1 >= 1) {
        tick1 = HAL_GetTick();
        key_check_all_loop_1ms();
    }

    /* Key按键按下查询 */
    if (HAL_GetTick() - tick2 >= 10) {
        tick2 = HAL_GetTick();
        enc_key_value = key_read_value();

        if (enc_key_value == KEY0_UP_SHORT) {
            enc_key_value_buff = 1;
        } else if (enc_key_value == KEY0_UP_DOUBLE) {
            HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin);
            enc_key_value_buff = 2;
        } else if (enc_key_value == KEY0_LONG) {
            enc_key_value_buff = 3;
        }
    }

    if (HAL_GetTick() - tick3 >= 50) {
        tick3 = HAL_GetTick();
    }
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
}

1. SysTick

CH32V307手册下载地址

本次我们去查看CH32V307的手册，看到对SysTick有如下描述：

查看系统时钟树结构，我们发现SysTick的时钟源来自于HCLK，使用中大多/8分频，即SysTick=HCLK/8，后面我们会在代码中看到。

2. 源码分析

我们打开工程项目下的debug.c，里面包含了Delay函数的初始化及实现。

SysTick的时钟分频设置在system_ch32v30x.c中的SetSysClockToXX()函数中，其中XX为当前系统时钟SYSCLK_FREQ，通过#define进行设置。

• 首先看初始化函数Delay_Init：

/*********************************************************************
 * @fn      Delay_Init
 *
 * [url=home.php?mod=space&uid=2666770]@Brief[/url]   Initializes Delay Funcation.
 *
 * [url=home.php?mod=space&uid=1141835]@Return[/url]  none
 */
void Delay_Init(void)
{
    p_us = SystemCoreClock / 8000000;// 72m/8000000=9
    p_ms = (uint16_t)p_us * 1000;// 9*1000 = 9000
}

其中SystemCoreClock / 8000000;中的8_000_000为上文中提到的8分频，乘以s->us的1_000_000单位转换，这样就可以得到每个us，SysTick的计数次数。同理，ms的计算一样，用us的乘以1000即可。

• 接下来看看Delay_Ms的实现：

/*********************************************************************
 * @fn      Delay_Ms
 *
 * @brief   Millisecond Delay Time.
 *
 * [url=home.php?mod=space&uid=3142012]@param[/url]   n - Millisecond number.
 *
 * @return  None
 */
void Delay_Ms(uint32_t n)
{
    uint32_t i;
    // 清除比较计数器结果
    SysTick->SR &= ~(1 << 0);
    // 得到需要计数的时钟数目
    i = (uint32_t)n * p_ms;
    // 设置比较计数器计数次数
    SysTick->CMP = i;
    // 向下计数，设置输出比较值，启动系统计数器 STK
    SysTick->CTLR |= (1 << 4) | (1 << 5) | (1 << 0);

    // 等待比较计数器比较结果为1
    while((SysTick->SR & (1 << 0)) != (1 << 0))
        ;
    // 停止系统计数器 STK
    SysTick->CTLR &= ~(1 << 0);
}

可以看到共使用了SR/CMP/CTLR三个寄存器，我们查询【手册】，查看寄存器定义：

1. STK_CTLR 寄存器

2. SR寄存器

3. CMP寄存器分为CMPLR和CMPHR

4. 最后，附上debug.c的代码：

• debug.c：

/********************************** (C) COPYRIGHT  *******************************
* File Name          : debug.c
* Author             : WCH
* Version            : V1.0.0
* Date               : 2021/06/06
* Description        : This file contains all the functions prototypes for UART
*                      Printf , Delay functions.
* Copyright (c) 2021 Nanjing Qinheng Microelectronics Co., Ltd.
* SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
*******************************************************************************/
#include "debug.h"

static uint8_t  p_us = 0;
static uint16_t p_ms = 0;

/*********************************************************************
 * @fn      Delay_Init
 *
 * @brief   Initializes Delay Funcation.
 *
 * @return  none
 */
void Delay_Init(void)
{
    p_us = SystemCoreClock / 8000000;// 72m/8000000=9
    p_ms = (uint16_t)p_us * 1000;// 9*1000 = 9000
}

/*********************************************************************
 * @fn      Delay_Us
 *
 * @brief   Microsecond Delay Time.
 *
 * @param   n - Microsecond number.
 *
 * @return  None
 */
void Delay_Us(uint32_t n)
{
    uint32_t i;

    SysTick->SR &= ~(1 << 0);
    i = (uint32_t)n * p_us;

    SysTick->CMP = i;
    SysTick->CTLR |= (1 << 4) | (1 << 5) | (1 << 0);

    while((SysTick->SR & (1 << 0)) != (1 << 0))
        ;
    SysTick->CTLR &= ~(1 << 0);
}

/*********************************************************************
 * @fn      Delay_Ms
 *
 * @brief   Millisecond Delay Time.
 *
 * @param   n - Millisecond number.
 *
 * @return  None
 */
void Delay_Ms(uint32_t n)
{
    uint32_t i;
    // 清除比较计数器结果
    SysTick->SR &= ~(1 << 0);
    // 得到需要计数的时钟数目
    i = (uint32_t)n * p_ms;
    // 设置比较计数器计数次数
    SysTick->CMP = i;
    // 向下计数，设置输出比较值，启动系统计数器 STK
    SysTick->CTLR |= (1 << 4) | (1 << 5) | (1 << 0);

    // 等待比较计数器比较结果为1
    while((SysTick->SR & (1 << 0)) != (1 << 0))
        ;
    // 停止系统计数器 STK
    SysTick->CTLR &= ~(1 << 0);
}