【stm32】delay详解

发表于 2022-5-31 15:28

1 首先看函数：
1.1 当使用ucos时才有以下部分：
主要实现宏定义与基本函数定义。

<p>

</p><p>#if SYSTEM_SUPPORT_OS<span style="white-space:pre">                                                        </span>//如果SYSTEM_SUPPORT_OS定义了,说明要支持OS了(不限于UCOS).</p><p>//当delay_us/delay_ms需要支持OS的时候需要三个与OS相关的宏定义和函数来支持</p><p>//首先是3个宏定义:</p><p>//    delay_osrunning:用于表示OS当前是否正在运行,以决定是否可以使用相关函数</p><p>//delay_ostickspersec:用于表示OS设定的时钟节拍,delay_init将根据这个参数来初始哈systick</p><p>// delay_osintnesting:用于表示OS中断嵌套级别,因为中断里面不可以调度,delay_ms使用该参数来决定如何运行</p><p>//然后是3个函数:</p><p>//  delay_osschedlock:用于锁定OS任务调度,禁止调度</p><p>//delay_osschedunlock:用于解锁OS任务调度,重新开启调度</p><p>//    delay_ostimedly:用于OS延时,可以引起任务调度.</p><p>

</p><p>//本例程仅作UCOSII和UCOSIII的支持,其他OS,请自行参考着移植</p><p>//支持UCOSII</p><p>#ifdef <span style="white-space:pre">        </span>OS_CRITICAL_METHOD<span style="white-space:pre">                                                </span>//OS_CRITICAL_METHOD定义了,说明要支持UCOSII<span style="white-space:pre">                                </span></p><p>#define delay_osrunning<span style="white-space:pre">                </span>OSRunning<span style="white-space:pre">                        </span>//OS是否运行标记,0,不运行;1,在运行</p><p>#define delay_ostickspersec<span style="white-space:pre">        </span>OS_TICKS_PER_SEC<span style="white-space:pre">        </span>//OS时钟节拍,即每秒调度次数</p><p>#define delay_osintnesting <span style="white-space:pre">        </span>OSIntNesting<span style="white-space:pre">                </span>//中断嵌套级别,即中断嵌套次数</p><p>#endif</p><p>

</p><p>//支持UCOSIII</p><p>#ifdef <span style="white-space:pre">        </span>CPU_CFG_CRITICAL_METHOD<span style="white-space:pre">                                        </span>//CPU_CFG_CRITICAL_METHOD定义了,说明要支持UCOSIII<span style="white-space:pre">        </span></p><p>#define delay_osrunning<span style="white-space:pre">                </span>OSRunning<span style="white-space:pre">                        </span>//OS是否运行标记,0,不运行;1,在运行</p><p>#define delay_ostickspersec<span style="white-space:pre">        </span>OSCfg_TickRate_Hz<span style="white-space:pre">        </span>//OS时钟节拍,即每秒调度次数</p><p>#define delay_osintnesting <span style="white-space:pre">        </span>OSIntNestingCtr<span style="white-space:pre">                </span>//中断嵌套级别,即中断嵌套次数</p><p>#endif</p><p>

</p><p>

</p><p>//us级延时时,关闭任务调度(防止打断us级延迟)</p><p>void delay_osschedlock(void)</p><p>{</p><p>#ifdef CPU_CFG_CRITICAL_METHOD   <span style="white-space:pre">                                </span>//使用UCOSIII</p><p><span style="white-space:pre">        </span>OS_ERR err; </p><p><span style="white-space:pre">        </span>OSSchedLock(&err);<span style="white-space:pre">                                                        </span>//UCOSIII的方式,禁止调度，防止打断us延时</p><p>#else<span style="white-space:pre">                                                                                        </span>//否则UCOSII</p><p><span style="white-space:pre">        </span>OSSchedLock();<span style="white-space:pre">                                                                </span>//UCOSII的方式,禁止调度，防止打断us延时</p><p>#endif</p><p>}</p><p>

</p><p>//us级延时时,恢复任务调度</p><p>void delay_osschedunlock(void)</p><p>{<span style="white-space:pre">        </span></p><p>#ifdef CPU_CFG_CRITICAL_METHOD   <span style="white-space:pre">                                </span>//使用UCOSIII</p><p><span style="white-space:pre">        </span>OS_ERR err; </p><p><span style="white-space:pre">        </span>OSSchedUnlock(&err);<span style="white-space:pre">                                                </span>//UCOSIII的方式,恢复调度</p><p>#else<span style="white-space:pre">                                                                                        </span>//否则UCOSII</p><p><span style="white-space:pre">        </span>OSSchedUnlock();<span style="white-space:pre">                                                        </span>//UCOSII的方式,恢复调度</p><p>#endif</p><p>}</p><p>

</p><p>//调用OS自带的延时函数延时</p><p>//ticks:延时的节拍数</p><p>void delay_ostimedly(u32 ticks)</p><p>{</p><p>#ifdef CPU_CFG_CRITICAL_METHOD</p><p><span style="white-space:pre">        </span>OS_ERR err; </p><p><span style="white-space:pre">        </span>OSTimeDly(ticks,OS_OPT_TIME_PERIODIC,&err);<span style="white-space:pre">        </span>//UCOSIII延时采用周期模式</p><p>#else</p><p><span style="white-space:pre">        </span>OSTimeDly(ticks);<span style="white-space:pre">                                                        </span>//UCOSII延时</p><p>#endif </p><p>}</p><p> </p><p>//systick中断服务函数,使用ucos时用到</p><p>void SysTick_Handler(void)</p><p>{<span style="white-space:pre">        </span></p><p><span style="white-space:pre">        </span>if(delay_osrunning==1)<span style="white-space:pre">                                                </span>//OS开始跑了,才执行正常的调度处理</p><p><span style="white-space:pre">        </span>{</p><p><span style="white-space:pre">                </span>OSIntEnter();<span style="white-space:pre">                                                        </span>//进入中断</p><p><span style="white-space:pre">                </span>OSTimeTick();       <span style="white-space:pre">                                        </span>//调用ucos的时钟服务程序               </p><p><span style="white-space:pre">                </span>OSIntExit();       <span style="white-space:pre">        </span> <span style="white-space:pre">                                        </span>//触发任务切换软中断</p><p><span style="white-space:pre">        </span>}</p><p>}</p><p>#endif</p><div>

</div>

发表于 2022-5-31 16:34

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#if SYSTEM_SUPPORT_OS                                                        //如果SYSTEM_SUPPORT_OS定义了,说明要支持OS了(不限于UCOS).

//当delay_us/delay_ms需要支持OS的时候需要三个与OS相关的宏定义和函数来支持

//首先是3个宏定义:

//    delay_osrunning:用于表示OS当前是否正在运行,以决定是否可以使用相关函数

//delay_ostickspersec:用于表示OS设定的时钟节拍,delay_init将根据这个参数来初始哈systick

// delay_osintnesting:用于表示OS中断嵌套级别,因为中断里面不可以调度,delay_ms使用该参数来决定如何运行

//然后是3个函数:

//  delay_osschedlock:用于锁定OS任务调度,禁止调度

//delay_osschedunlock:用于解锁OS任务调度,重新开启调度

//    delay_ostimedly:用于OS延时,可以引起任务调度.



//本例程仅作UCOSII和UCOSIII的支持,其他OS,请自行参考着移植

//支持UCOSII

#ifdef         OS_CRITICAL_METHOD                                                //OS_CRITICAL_METHOD定义了,说明要支持UCOSII                                

#define delay_osrunning                OSRunning                        //OS是否运行标记,0,不运行;1,在运行

#define delay_ostickspersec        OS_TICKS_PER_SEC        //OS时钟节拍,即每秒调度次数

#define delay_osintnesting         OSIntNesting                //中断嵌套级别,即中断嵌套次数

#endif



//支持UCOSIII

#ifdef         CPU_CFG_CRITICAL_METHOD                                        //CPU_CFG_CRITICAL_METHOD定义了,说明要支持UCOSIII        

#define delay_osrunning                OSRunning                        //OS是否运行标记,0,不运行;1,在运行

#define delay_ostickspersec        OSCfg_TickRate_Hz        //OS时钟节拍,即每秒调度次数

#define delay_osintnesting         OSIntNestingCtr                //中断嵌套级别,即中断嵌套次数

#endif





//us级延时时,关闭任务调度(防止打断us级延迟)

void delay_osschedlock(void)

{

#ifdef CPU_CFG_CRITICAL_METHOD                                   //使用UCOSIII

        OS_ERR err; 

        OSSchedLock(&err);                                                        //UCOSIII的方式,禁止调度，防止打断us延时

#else                                                                                        //否则UCOSII

        OSSchedLock();                                                                //UCOSII的方式,禁止调度，防止打断us延时

#endif

}



//us级延时时,恢复任务调度

void delay_osschedunlock(void)

{        

#ifdef CPU_CFG_CRITICAL_METHOD                                   //使用UCOSIII

        OS_ERR err; 

        OSSchedUnlock(&err);                                                //UCOSIII的方式,恢复调度

#else                                                                                        //否则UCOSII

        OSSchedUnlock();                                                        //UCOSII的方式,恢复调度

#endif

}



//调用OS自带的延时函数延时

//ticks:延时的节拍数

void delay_ostimedly(u32 ticks)

{

#ifdef CPU_CFG_CRITICAL_METHOD

        OS_ERR err; 

        OSTimeDly(ticks,OS_OPT_TIME_PERIODIC,&err);        //UCOSIII延时采用周期模式

#else

        OSTimeDly(ticks);                                                        //UCOSII延时

#endif 

}

 

//systick中断服务函数,使用ucos时用到

void SysTick_Handler(void)

{        

        if(delay_osrunning==1)                                                //OS开始跑了,才执行正常的调度处理

        {

                OSIntEnter();                                                        //进入中断

                OSTimeTick();                                               //调用ucos的时钟服务程序               

                OSIntExit();                                                        //触发任务切换软中断

        }

}

#endif

发表于 2022-5-31 16:35

1.2 使用ucos的delay函数

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#if SYSTEM_SUPPORT_OS                                                          //如果需要支持OS.

//延时nus

//nus为要延时的us数.                                                                                       

void delay_us(u32 nus)

{                

        u32 ticks;

        u32 told,tnow,tcnt=0;

        u32 reload=SysTick->LOAD;                                        //LOAD的值                     

        ticks=nus*fac_us;                                                         //需要的节拍数                           

        tcnt=0;

        delay_osschedlock();                                                //阻止OS调度，防止打断us延时

        told=SysTick->VAL;                                                //刚进入时的计数器值

        while(1)

        {

                tnow=SysTick->VAL;        

                if(tnow!=told)

                {            

                        if(tnow<told)tcnt+=told-tnow;                //这里注意一下SYSTICK是一个递减的计数器就可以了.

                        else tcnt+=reload-tnow+told;            

                        told=tnow;

                        if(tcnt>=ticks)break;                                //时间超过/等于要延迟的时间,则退出.

                }  

        };

        delay_osschedunlock();                                                //恢复OS调度                                                                            

}

//延时nms

//nms:要延时的ms数

void delay_ms(u16 nms)

{        

        if(delay_osrunning&&delay_osintnesting==0)        //如果OS已经在跑了,并且不是在中断里面(中断里面不能任务调度)            

        {                 

                if(nms>=fac_ms)                                                        //延时的时间大于OS的最少时间周期 

                { 

                           delay_ostimedly(nms/fac_ms);                //OS延时

                }

                nms%=fac_ms;                                                        //OS已经无法提供这么小的延时了,采用普通方式延时    

        }

        delay_us((u32)(nms*1000));                                        //普通方式延时  

}

#else //不用OS时

发表于 2022-5-31 16:36

1.3 不使用ucos的delay函数

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//延时nus

//nus为要延时的us数.                                                                                       

void delay_us(u32 nus)

{                

        u32 temp;                     

        SysTick->LOAD=nus*fac_us;                                         //时间加载                           

        SysTick->VAL=0x00;                                                //清空计数器

        SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ;        //开始倒数          

        do

        {

                temp=SysTick->CTRL;

        }while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));                //等待时间到达   

        SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;        //关闭计数器

        SysTick->VAL =0X00;                                               //清空计数器         

}

//延时nms

//注意nms的范围

//SysTick->LOAD为24位寄存器,所以,最大延时为:

//nms<=0xffffff*8*1000/SYSCLK

//SYSCLK单位为Hz,nms单位为ms

//对72M条件下,nms<=1864 

void delay_ms(u16 nms)

{                                     

        u32 temp;                   

        SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms;                                //时间加载(SysTick->LOAD为24bit)

        SysTick->VAL =0x00;                                                        //清空计数器

        SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ;        //开始倒数  

        do

        {

                temp=SysTick->CTRL;

        }while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));                //等待时间到达   

        SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;        //关闭计数器

        SysTick->VAL =0X00;                                               //清空计数器                      

}

发表于 2022-5-31 16:37

1.4 无论是否使用ucos的初始化函数

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//初始化延迟函数

//当使用OS的时候,此函数会初始化OS的时钟节拍

//SYSTICK的时钟固定为HCLK时钟的1/8

//SYSCLK:系统时钟

void delay_init()

{

#if SYSTEM_SUPPORT_OS                                                          //如果需要支持OS.

        u32 reload;

#endif

        SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);        //选择外部时钟  HCLK/8

        fac_us=SystemCoreClock/8000000;                                //为系统时钟的1/8  

#if SYSTEM_SUPPORT_OS                                                          //如果需要支持OS.

        reload=SystemCoreClock/8000000;                                //每秒钟的计数次数 单位为M  

        reload*=1000000/delay_ostickspersec;                //根据delay_ostickspersec设定溢出时间

                                                                                                //reload为24位寄存器,最大值:16777216,在72M下,约合1.86s左右        

        fac_ms=1000/delay_ostickspersec;                        //代表OS可以延时的最少单位           



        SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_TICKINT_Msk;           //开启SYSTICK中断

        SysTick->LOAD=reload;                                                 //每1/delay_ostickspersec秒中断一次        

        SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;           //开启SYSTICK    



#else

        fac_ms=(u16)fac_us*1000;                                        //非OS下,代表每个ms需要的systick时钟数   

#endif

}

发表于 2022-5-31 16:38

2 什么是SysTick
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，当计数到 0 时，将从RELOAD 寄存器中自动重装载定时初值，开始新一轮计数。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。 STM32 的内部 SysTick 来实现延时既不占用中断，也不占用系统定时器。
SysTick 是 MDK 定义了的一个结构体（在 core_m3.h 里面），里面包含 CTRL、LOAD、VAL、CALIB 等 4 个寄存器，

发表于 2022-5-31 16:41

2.1 SysTick->CTRL 的各位定义如图所示：

发表于 2022-5-31 16:42

2.2 SysTick-> LOAD 的定义如图所示：

发表于 2022-5-31 16:42

2.3 SysTick-> VAL 的定义如图所示：

发表于 2022-5-31 16:43

2.4 SysTick-> CALIB 不常用

发表于 2022-5-31 16:43

2.5 ucos下的SysTick以及如何实现delay_ms与delay_us

ucos 运行需要一个系统时钟节拍（类似 “心跳”），而这个节拍是固定的（由 OS_TICKS_PER_SEC 宏定义设置），比如要求 5ms 一次（即可设置OS_TICKS_PER_SEC=200），在 STM32 上面，一般是由 SysTick 来提供这个节拍，也就是SysTick要设置为 5ms 中断一次，为 ucos 提供时钟节拍，而且这个时钟一般是不能被打断的（否则就不准了）。

发表于 2022-5-31 16:44

因为在 ucos 下 SysTick 不能再被随意更改，如果我们还想利用 SysTick 来做 delay_us 或者delay_ms 的延时，就必须想点办法了，这里我们利用的是时钟摘取法。以 delay_us 为例，比如
delay_us(50)，在刚进入 delay_us 的时候先计算好这段延时需要等待的 SysTick 计数次数，这里
为 50 * 9（假设系统时钟为72Mhz，那么SysTick每增加1，就是1/9us）（SysTick每增加9就是1us）（SysTick的频率为div8），然后我们就一直统计SysTick 的计数变化，直到这个值变化了 50*9，一旦检测到变化达到或者超过这个值，就说明延时 50us 时间到了。这样，我们只是抓取 SysTick 计数器的变化，并不需要修改 SysTick 的任何状态，完全不影响 SysTick 作为 UCOS 时钟节拍的功能，这就是实现 delay 和操作系统共用SysTick 定时器的原理。

发表于 2022-5-31 16:44

2.6外部8M晶振原因

Systick 的时钟来自系统时钟 8 分频，正因为如此，系统时钟如果不是 8 的倍数(不能被 8 整除)，则会导致延时函数不准确，这也是我们推荐外部时钟选择 8M 的原因。

发表于 2022-5-31 16:45

3 函数详解
3.1 delay_init

delay_init 函数使用了条件编译，来选择不同的初始化过程，如果不使用 OS 的时候，只是设置一下 SysTick 的时钟源以及确定 fac_us 和 fac_ms 的值。而如果使用 OS 的时候，则会进行一些不同的配置，这里的条件编译是根据 SYSTEM_SUPPORT_OS 这个宏来确定的，该宏在 sys.h 里面定义。

发表于 2022-5-31 16:46

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void delay_init()

{

#if SYSTEM_SUPPORT_OS                                                          //如果需要支持OS.

        u32 reload;

#endif

        SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);        //选择外部时钟  HCLK/8

        fac_us=SystemCoreClock/8000000;                                //为系统时钟的1/8  

#if SYSTEM_SUPPORT_OS                                                          //如果需要支持OS.

        reload=SystemCoreClock/8000000;                                //每秒钟的计数次数 单位为M  

        reload*=1000000/delay_ostickspersec;                //根据delay_ostickspersec设定溢出时间

                                                                                                //reload为24位寄存器,最大值:16777216,在72M下,约合1.86s左右        

        fac_ms=1000/delay_ostickspersec;                        //代表OS可以延时的最少单位           



        SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_TICKINT_Msk;           //开启SYSTICK中断

        SysTick->LOAD=reload;                                                 //每1/delay_ostickspersec秒中断一次        

        SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;           //开启SYSTICK    



#else

        fac_ms=(u16)fac_us*1000;                                        //非OS下,代表每个ms需要的systick时钟数   

#endif

}

发表于 2022-5-31 16:46

SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);这一句把SysTick的时钟选择外部时钟，SysTick 的时钟源自 HCLK 的 8 分频，假设我们外部晶振为 8M，然后倍频到 72M，那么 SysTick 的时钟即为 9Mhz，也就是SysTick 的计数器 VAL 每减 1，就代表时间过了 1/9us。

发表于 2022-5-31 16:48

fac_us=SystemCoreClock/8000000;这句话就是计算在 SystemCoreClock 时钟频率下延时
1us 需要多少个 SysTick 时钟周期。

发表于 2022-5-31 16:48

fac_ms=(u16)fac_us*1000;就是计算延时 1ms 需要多少个 SysTick 时钟周期，它自然是 1us
的 1000 倍。

发表于 2022-5-31 16:49

在不使用 OS 的时候：fac_us为 us 延时的基数，也就是延时 1us时候SysTick->LOAD 所应设置的值。fac_ms 为 ms 延时的基数，也就是延时 1ms，SysTick->LOAD 所应设置的值。fac_us为 8 位整形数据，fac_ms 为 16 位整形数据。

发表于 2022-5-31 16:50

当使用 OS 的时候，fac_us还是 us 延时的基数，不过这个值不会被写到 SysTick->LOAD寄存器来实现延时，而是通过时钟摘取的办法实现的。而 fac_ms 则代表 ucos自带的延时函数所能实现的最小延时时间（如 delay_ostickspersec=200，那么 fac_ms 就是 5ms）。

[STM32F4] 【stm32】delay详解

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