标准库与HAL库对照学习教程四--延时函数详解

只看该作者 · 2022-7-27 19:51

本帖最后由发货后已经wi 于 2022-7-27 19:54 编辑

一、前言
我们在单片机中用的延时基本分为三种，循环延时、SysTick滴答定时器延时、SysTick滴答定时器中断延时，循环延时就是让CPU不断while循环，while循环完后，在执行下面的程序，while循环的时间，就是延时的时间，这样的方式不仅占用CPU资源而且不好控制延时时间，因此无论是标准库还是HAL库一般都使用STM32芯片上的SysTick滴答定时器完成延时。

二、前期准备
STM32开发板（我使用的是普中的STM32F103ZE的Z200系列）（非必要）
STM32cubemx、Keil5（MDK）
开发板原理图（非必要）
三、SysTick定时器介绍
1、SysTick定时器简介
SysTick定时器也叫SysTick滴答定时器，它是Cortex-M3内核的一个外设，被嵌入在NVIC中。它是一个24位向下递减的定时器，每计数一次所需时间为1/SYSTICK，SYSTICK是系统定时器时钟，它可以直接取自系统时钟，还可以通过系统时钟8分频后获取。当定时器计数到0时，将从LOAD 寄存器中自动重装定时器初值，重新向下递减计数，如此循环往复。如果开启SysTick中断的话，当定时器计数到0，将产生一个中断信号。因此只要知道计数的次数就可以准确得到它的延时时间。

2、SysTick定时器寄存器介绍
（1） CTRL寄存器
CTRL是SysTick定时器的控制及状态寄存器。其相应位功能如下：

（2）LOAD寄存器
LOAD是SysTick定时器的重装载数值寄存器。其相应位功能如下：

（3）VAL寄存器
VAL是SysTick定时器的当前数值寄存器。其相应位功能如下：

（4）CALIB寄存器
CALIB是SysTick定时器的校准数值寄存器。其相应位功能如下：

汇总一下：

3、SysTick定时器的时钟来源
其在时钟树的位置：

可以看到SysTick定时器的时钟来源由系统频率SYSCLK经过AHB分频，在经过8分频（可选择）得到。

只看该作者 · 2022-7-27 19:54

5、SysTick定时器配置步骤
SysTick定时器的操作大致可以分为 4 步：
（1）设置SysTick定时器的时钟源。
（2）设置SysTick定时器的重装初始值（如果要使用中断的话，就将中断使能打开）。
（3）清零SysTick定时器当前计数器的值。
（4）打开SysTick定时器。

只看该作者 · 2022-7-27 19:56

四、标准库的延时
1、标准库的配置步骤

只看该作者 · 2022-7-27 19:56

（1）复制上一讲的工程，并命名为4、SysTick定时器延时。

只看该作者 · 2022-7-27 19:57

只看该作者 · 2022-7-27 22:20

在工程中新建Public文件夹，表明是里面保存的是通用的程序。

只看该作者 · 2022-7-27 22:21

只看该作者 · 2022-7-27 22:24

在Public文件夹内建立Delay文件夹，用来保存SysTick定时器的程序。

只看该作者 · 2022-7-27 22:37

打开工程，新建两个文件并命名为：Delay.h和Delay.c，保存在刚建立的Delay文件夹内。

只看该作者 · 2022-7-27 22:38

只看该作者 · 2022-7-27 22:55

只看该作者 · 2022-7-27 23:12

添加文件到目录并添加文件路径。

只看该作者 · 2022-7-27 23:16

只看该作者 · 2022-7-27 23:22

只看该作者 · 2022-7-27 23:25

只看该作者 · 2022-7-27 23:25

使用SysTick定时器要添加misc.c文件。

只看该作者 · 2022-7-27 23:26

只看该作者 · 2022-7-27 23:27

SysTick定时器配置程序

Delay.h的程序：

复制

#ifndef DELAY_H_

#define DELAY_H_



#include "stm32f10x.h"



//1s=1000ms=1000000us

void SysTick_Init(u8 SYSTICK);  //SysTick时钟初始化函数

void Delay_us(u32 nus);          //微秒级延时函数  

void Delay_ms(u32 nus);          //毫秒级延时函数



#endif

只看该作者 · 2022-7-27 23:28

Delay.c的程序：

复制

#include "Delay.h"



static u16 fac_us;   //计fac_us个数为1us - SysTick时钟频率

static u32 fac_ms;   //计fac_ms个数为1ms



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

*函数名：     SysTick_Init

*函数功能：   SysTick定时器初始化

*输入：       SYSTICK：自己配置的系统时钟，没有配置时，默认配置是72M。 

*返回值：     无

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

void SysTick_Init(u8 SYSTICK)

{

        SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8); //选择8分频

        fac_us = SYSTICK/8;     //因为进行了8分频

        fac_ms = (u16)fac_us*1000; 

        

}



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

*函数名：     Delay_us

*函数功能：   微秒级延时函数

*输入：       nus：延时的微秒数

                                                        注意:nus的值,不要大于798915us(最大值即2^24/fac_us@fac_us=21)

*返回值：     无

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

void Delay_us(u32 nus)

{

        u32 temp;                     //储存CTRL寄存器的值

        SysTick->LOAD = nus*fac_us;   //设置要数到值

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

        SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //SysTick定时器使能

        do

        {

                temp = SysTick->CTRL;

        }while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); //判断是否计数到达

        

        SysTick->CTRL &=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  //SysTick定时器失能

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

}



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

*函数名：      Delay_ms 

*函数功能：    毫秒级延时函数

*输入：        nus：延时nus毫秒

*返回值：      无

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

void Delay_ms(u32 nus)

{

        u32 temp;                     //储存CTRL寄存器的值

        SysTick->LOAD = nus*fac_ms;   //设置要数到值

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

        SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //SysTick定时器使能

        do

        {

                temp = SysTick->CTRL;

        }while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); //判断是否计数到达

        SysTick->CTRL &=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  //SysTick定时器失能

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

}

只看该作者 · 2022-7-27 23:29

Delay.c的程序：

复制

#include "Delay.h"



static u16 fac_us;   //计fac_us个数为1us - SysTick时钟频率

static u32 fac_ms;   //计fac_ms个数为1ms



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

*函数名：     SysTick_Init

*函数功能：   SysTick定时器初始化

*输入：       SYSTICK：自己配置的系统时钟，没有配置时，默认配置是72M。 

*返回值：     无

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

void SysTick_Init(u8 SYSTICK)

{

        SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8); //选择8分频

        fac_us = SYSTICK/8;     //因为进行了8分频

        fac_ms = (u16)fac_us*1000; 

        

}



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

*函数名：     Delay_us

*函数功能：   微秒级延时函数

*输入：       nus：延时的微秒数

                                                        注意:nus的值,不要大于798915us(最大值即2^24/fac_us@fac_us=21)

*返回值：     无

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

void Delay_us(u32 nus)

{

        u32 temp;                     //储存CTRL寄存器的值

        SysTick->LOAD = nus*fac_us;   //设置要数到值

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

        SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //SysTick定时器使能

        do

        {

                temp = SysTick->CTRL;

        }while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); //判断是否计数到达

        

        SysTick->CTRL &=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  //SysTick定时器失能

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

}



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

*函数名：      Delay_ms 

*函数功能：    毫秒级延时函数

*输入：        nus：延时nus毫秒

*返回值：      无

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

void Delay_ms(u32 nus)

{

        u32 temp;                     //储存CTRL寄存器的值

        SysTick->LOAD = nus*fac_ms;   //设置要数到值

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

        SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //SysTick定时器使能

        do

        {

                temp = SysTick->CTRL;

        }while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); //判断是否计数到达

        SysTick->CTRL &=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  //SysTick定时器失能

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

}