一种Cortex-M内核中的精确延时方法（ns级别）

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  * file    core_delay.c

  * author  fire

  * version V1.0

  * date 2018-xx-xx

  * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]   使用内核寄存器精确延时

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  * @attention

  *

  * 实验平台:野火 STM32开发板  

  * 论坛    :http://www.firebbs.cn

  * 淘宝    :https://fire-stm32.taobao.com

  *

  ******************************************************************

  */

  

#include "./delay/core_delay.h"   



/*

**********************************************************************

*         时间戳相关寄存器定义

**********************************************************************

*/

/*

 在Cortex-M里面有一个外设叫DWT(Data Watchpoint and Trace)，

 该外设有一个32位的寄存器叫CYCCNT，它是一个向上的计数器，

 记录的是内核时钟运行的个数，最长能记录的时间为：

 10.74s=2的32次方/400000000

 (假设内核频率为400M，内核跳一次的时间大概为1/400M=2.5ns)

 当CYCCNT溢出之后，会清0重新开始向上计数。

 使能CYCCNT计数的操作步骤：

 1、先使能DWT外设，这个由另外内核调试寄存器DEMCR的位24控制，写1使能

 2、使能CYCCNT寄存器之前，先清0

 3、使能CYCCNT寄存器，这个由DWT_CTRL(代码上宏定义为DWT_CR)的位0控制，写1使能

 */





#define  DWT_CR      *(__IO uint32_t *)0xE0001000

#define  DWT_CYCCNT  *(__IO uint32_t *)0xE0001004

#define  DEM_CR      *(__IO uint32_t *)0xE000EDFC





#define  DEM_CR_TRCENA                   (1 << 24)

#define  DWT_CR_CYCCNTENA                (1 <<  0)





/**

  * @brief  初始化时间戳

  * @param  无

  * @retval 无

  * [url=home.php?mod=space&uid=536309]@NOTE[/url]   使用延时函数前，必须调用本函数

  */

HAL_StatusTypeDef HAL_InitTick(uint32_t TickPriority)

{

    /* 使能DWT外设 */

    DEM_CR |= (uint32_t)DEM_CR_TRCENA;                



    /* DWT CYCCNT寄存器计数清0 */

    DWT_CYCCNT = (uint32_t)0u;



    /* 使能Cortex-M DWT CYCCNT寄存器 */

    DWT_CR |= (uint32_t)DWT_CR_CYCCNTENA;

  

    return HAL_OK;

}



/**

  * @brief  读取当前时间戳

  * @param  无

  * @retval 当前时间戳，即DWT_CYCCNT寄存器的值

  */

uint32_t CPU_TS_TmrRd(void)

{        

  return ((uint32_t)DWT_CYCCNT);

}



/**

  * @brief  读取当前时间戳

  * @param  无

  * @retval 当前时间戳，即DWT_CYCCNT寄存器的值

  */

uint32_t HAL_GetTick(void)

{        

  return ((uint32_t)DWT_CYCCNT/SysClockFreq*1000);

}





/**

  * @brief  采用CPU的内部计数实现精确延时，32位计数器

  * @param  us : 延迟长度，单位1 us

  * @retval 无

  * [url=home.php?mod=space&uid=536309]@NOTE[/url]   使用本函数前必须先调用CPU_TS_TmrInit函数使能计数器，

            或使能宏CPU_TS_INIT_IN_DELAY_FUNCTION

            最大延时值为8秒，即8*1000*1000

  */

void CPU_TS_Tmr_Delay_US(uint32_t us)

{

  uint32_t ticks;

  uint32_t told,tnow,tcnt=0;



  /* 在函数内部初始化时间戳寄存器， */  

#if (CPU_TS_INIT_IN_DELAY_FUNCTION)  

  /* 初始化时间戳并清零 */

  HAL_InitTick(5);

#endif

  

  ticks = us * (GET_CPU_ClkFreq() / 1000000);  /* 需要的节拍数 */      

  tcnt = 0;

  told = (uint32_t)CPU_TS_TmrRd();         /* 刚进入时的计数器值 */



  while(1)

  {

    tnow = (uint32_t)CPU_TS_TmrRd();  

    if(tnow != told)

    { 

        /* 32位计数器是递增计数器 */    

      if(tnow > told)

      {

        tcnt += tnow - told;  

      }

      /* 重新装载 */

      else 

      {

        tcnt += UINT32_MAX - told + tnow; 

      } 

      

      told = tnow;



      /*时间超过/等于要延迟的时间,则退出 */

      if(tcnt >= ticks)break;

    }  

  }

}



/*********************************************END OF FILE**********************/

#ifndef __CORE_DELAY_H

#define __CORE_DELAY_H



#include "stm32h7xx.h"



/* 获取内核时钟频率 */

#define GET_CPU_ClkFreq()       HAL_RCC_GetSysClockFreq()

#define SysClockFreq            (218000000)

/* 为方便使用，在延时函数内部调用CPU_TS_TmrInit函数初始化时间戳寄存器，

   这样每次调用函数都会初始化一遍。

   把本宏值设置为0，然后在main函数刚运行时调用CPU_TS_TmrInit可避免每次都初始化 */  



#define CPU_TS_INIT_IN_DELAY_FUNCTION   0  





/*******************************************************************************

 * 函数声明

 ******************************************************************************/

uint32_t CPU_TS_TmrRd(void);

HAL_StatusTypeDef HAL_InitTick(uint32_t TickPriority);



//使用以下函数前必须先调用CPU_TS_TmrInit函数使能计数器，或使能宏CPU_TS_INIT_IN_DELAY_FUNCTION

//最大延时值为8秒

void CPU_TS_Tmr_Delay_US(uint32_t us);

#define HAL_Delay(ms)     CPU_TS_Tmr_Delay_US(ms*1000)

#define CPU_TS_Tmr_Delay_S(s)       CPU_TS_Tmr_Delay_MS(s*1000)





#endif /* __CORE_DELAY_H */