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[应用相关] 标准库与HAL库对照学习教程四--延时函数详解

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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 19:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
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：
67062e126a49ebdd.png

（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：

265862e1269c7b369.png
（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：
1806562e12697c3e40.png

（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：
1174662e12691a6e03.png

汇总一下：
7193062e1268b82702.png
3、SysTick定时器的时钟来源
其在时钟树的位置：
2298862e1267bbcfbd.png

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。

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发货后已经wi
———————————————— 版权声明：本文为CSDN博主「修成真」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。 原文链接：https://blog.csdn.net/qq_51447215/article/details/121290384  发表于 2022-7-27 19:53
 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 19:54 | 显示全部楼层
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。
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 19:56 | 显示全部楼层
四、标准库的延时
1、标准库的配置步骤
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 19:56 | 显示全部楼层
（1）复制上一讲的工程，并命名为4、SysTick定时器延时。
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 19:57 | 显示全部楼层
8795062e127fbaadd9.png
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 22:20 | 显示全部楼层
在工程中新建Public文件夹，表明是里面保存的是通用的程序。
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 22:21 | 显示全部楼层
2773762e149b55689c.png
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 22:24 | 显示全部楼层
在Public文件夹内建立Delay文件夹，用来保存SysTick定时器的程序。
2167262e14a9b2ed0d.png
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 22:37 | 显示全部楼层
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。
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 22:38 | 显示全部楼层
259662e14dd8e492b.png
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 22:55 | 显示全部楼层
7025762e14de4a9c29.png
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 23:12 | 显示全部楼层
添加文件到目录并添加文件路径。
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 23:16 | 显示全部楼层
6055162e155deca9ae.png
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 23:22 | 显示全部楼层
9168562e156f0151ec.png
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 23:25 | 显示全部楼层
6906762e158cf018a5.png
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 23:25 | 显示全部楼层
使用SysTick定时器要添加misc.c文件。
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 23:26 | 显示全部楼层
2167162e1590c912a3.png
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 23:27 | 显示全部楼层
SysTick定时器配置程序

Delay.h的程序：
复制
  1. #ifndef DELAY_H_
    

  2. #define DELAY_H_
    


  3. 

  4. #include "stm32f10x.h"
    


  5. 

  6. //1s=1000ms=1000000us
    

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

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

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


  10. 

  11. #endif
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 23:28 | 显示全部楼层
Delay.c的程序：
复制
  1. #include "Delay.h"
    


  2. 

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

  4. static u32 fac_ms;   //计fac_ms个数为1ms
    


  5. 

  6. /*************************************************
    

  7. *函数名：     SysTick_Init
    

  8. *函数功能：   SysTick定时器初始化
    

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

  10. *返回值：     无
    

  11. **************************************************/
    

  12. void SysTick_Init(u8 SYSTICK)
    

  13. {
    

  14.         SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8); //选择8分频
    

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

  16.         fac_ms = (u16)fac_us*1000; 
    

  17.         
    

  18. }
    


  19. 

  20. /*************************************************
    

  21. *函数名：     Delay_us
    

  22. *函数功能：   微秒级延时函数
    

  23. *输入：       nus：延时的微秒数
    

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

  25. *返回值：     无
    

  26. **************************************************/
    

  27. void Delay_us(u32 nus)
    

  28. {
    

  29.         u32 temp;                     //储存CTRL寄存器的值
    

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

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

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

  33.         do
    

  34.         {
    

  35.                 temp = SysTick->CTRL;
    

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

  37.         
    

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

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

  40. }
    


  41. 

  42. /*************************************************
    

  43. *函数名：      Delay_ms 
    

  44. *函数功能：    毫秒级延时函数
    

  45. *输入：        nus：延时nus毫秒
    

  46. *返回值：      无
    

  47. **************************************************/
    

  48. void Delay_ms(u32 nus)
    

  49. {
    

  50.         u32 temp;                     //储存CTRL寄存器的值
    

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

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

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

  54.         do
    

  55.         {
    

  56.                 temp = SysTick->CTRL;
    

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

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

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

  60. }
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 楼主| 发货后已经wi 发表于 2022-7-27 23:29 | 显示全部楼层
Delay.c的程序：
复制
  1. #include "Delay.h"
    


  2. 

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

  4. static u32 fac_ms;   //计fac_ms个数为1ms
    


  5. 

  6. /*************************************************
    

  7. *函数名：     SysTick_Init
    

  8. *函数功能：   SysTick定时器初始化
    

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

  10. *返回值：     无
    

  11. **************************************************/
    

  12. void SysTick_Init(u8 SYSTICK)
    

  13. {
    

  14.         SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8); //选择8分频
    

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

  16.         fac_ms = (u16)fac_us*1000; 
    

  17.         
    

  18. }
    


  19. 

  20. /*************************************************
    

  21. *函数名：     Delay_us
    

  22. *函数功能：   微秒级延时函数
    

  23. *输入：       nus：延时的微秒数
    

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

  25. *返回值：     无
    

  26. **************************************************/
    

  27. void Delay_us(u32 nus)
    

  28. {
    

  29.         u32 temp;                     //储存CTRL寄存器的值
    

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

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

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

  33.         do
    

  34.         {
    

  35.                 temp = SysTick->CTRL;
    

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

  37.         
    

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

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

  40. }
    


  41. 

  42. /*************************************************
    

  43. *函数名：      Delay_ms 
    

  44. *函数功能：    毫秒级延时函数
    

  45. *输入：        nus：延时nus毫秒
    

  46. *返回值：      无
    

  47. **************************************************/
    

  48. void Delay_ms(u32 nus)
    

  49. {
    

  50.         u32 temp;                     //储存CTRL寄存器的值
    

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

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

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

  54.         do
    

  55.         {
    

  56.                 temp = SysTick->CTRL;
    

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

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

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

  60. }
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