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STM32F207延时函数的实现方法有哪几种

什么是定时器中断?如何去实现定时器中断呢?
如何使用汇编指令的方式进行函数延时呢?

回帖(1)

乔丽娜

2021-10-18 16:25:58
  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
  
  ▼LOAD:自动重装载除值寄存器
  
  ▼VAL:当前值寄存器
  
  ▼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。
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