[STM32F1]

STM32延时函数三种实现方法

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janewood|  楼主 | 2023-9-28 18:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
1. STM32延时函数概述
STM32工程中经常要用到延时函数,比如控制LED灯的闪烁、LCD屏的刷新、电机控制、一些接口驱动如I2C、SPI总线驱动等都要用到延时函数。有些场合对延时函数要求没那么高,如LED灯的亮灭,而有些场合对延时函数要求很高,甚至达到微秒级,作者也是在写I2C驱动程序时要用到很精确的延时函数,查阅了不少资料,这里做个总结吧。
2. 延时函数实现方法
说到延时函数的实现,其实就两大类:软件延时和硬件延时,软件延时即是通过让CPU“空转”,通过计算不同指令周期的时间,对照CPU主频大小,大致算出延时时间,很显然,这种实现方法不精确,但却很好实现;硬件延时即是在系统时钟的驱动下,通过硬件对寄存器设定累加或累减直到满足一定条件,这种延时方法能够做到很精确,而且不占用CPU资源,CPU可以设定好延时时间后去干别的活,但是可能要对所用到的寄存器进行设置。这里再补充一下,通过硬件进行延时,其实现又分为配置定时器延时和通过中断延时。下面详细介绍。
2.1 软件延时
软件延时很简单,不解释。
void delay_us(u16 t)
{
u16 i =0;
for(i=0;i<t;i++);
}
2.2 硬件延时2.2.1 定时器延时
STM32中CM3内核中包含一个SysTick定时器,它是一个24位倒计数定时器,计数到0后又从RELOAD寄存器中自动重装定时器初值。下面配置延时函数:
外部时钟8MHZ,倍频到72MHZ,然后SysTick定时器再8分频,所以SysTick定时器的工作频率为9MHZ.也就是说一秒跳动9MHZ.又定义了fac_us和fac_ms.它们分别为延时的基数。
在STM32固件库的core_cm3.h文件中有如下结构体定义:
typedef struct
{
__IO uint32_t CTRL;
__IO uint32_t LOAD;
__IO uint32_t VAL;
__I uint32_t CALIB;
} SysTick_Type;

CTRL寄存器控制着SysTick定时器,LOAD寄存器表示计数完了以后再次重装的值,也就是下面函数马上要根据实际定时长度进行赋值的,VAL寄存器表示当前当前计数值的值,CALIB不常用,不用关心。
static u8 fac_us=0;//us延时倍乘数
static u16 fac_ms=0;//ms延时倍乘数
void delay_init()
{
SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);//选择外部时钟HCLK/8
fac_us=SystemCoreClock/8000000; //72000000/8000000 = 9
fac_ms=(u16)fac_us*1000; // 值为9000
}
这个函数是us延时函数,上面已经说了,SysTick时钟工作频率为9MHZ.
比如要延时10us.时SysTick->LOAD = 10*fac_us =10*9 =90.对于每秒跳动9MHZ的时钟,数90下,正好时间是10us.下面的以此类推。
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
}
/* nms延时函数
注意nms的范围,SysTick->LOAD为24位寄存器,所以,参数限制为(72MHz下):
nms*fac_ms=nms*9000 <2^24
算得对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
}

2.2.2 中断延时
同样使用SysTick定时器实现延时,还可以通过中断方式实现,通过库函数SysTick_Config()配置SysTick定时器,同时开中断,由于设置的nms会在中断中递减,所以delay_ms函数中只要不断查询time_delay的值是否为0即可,
unsigned long time_delay;
void delay_ms(volatile unsigned long nms)
{
if(SysTick_Config(SYSCLK_FREQ_72MHz/1000))
{
while(1);
}
time_delay = nms;
while(time_delay);
SysTick->CTRL = 0x00;
SysTick->VAL =0x00;
}
中断中的实现:
void SysTick_Handler(void)
{
if(time_delay)
{
time_delay--;
}
}
总结:软件延时实现方便,但延时不精确;硬件中断方式延时可以做到精确延时,但是要求开中断,在中断嵌套中,不利于其它中断调用此延时函数;定时器延时中断很好的解决了以上两种延时的缺点,同时又不使用中断,使用最好。

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Henryko| | 2023-9-29 19:04 | 显示全部楼层
软件延时容易被编译器优化掉

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中国龙芯CDX| | 2024-4-29 19:19 | 显示全部楼层
软件延时很简单

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10299823| | 2024-5-1 20:27 | 显示全部楼层
利用STM32的定时器(TIM)来产生精确的时基,通过计算定时器的计数值来实现延时。

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mollylawrence| | 2024-5-2 13:18 | 显示全部楼层
通过循环计数来实现延时。例如,使用for循环或while循环,循环一定的次数,以达到延时效果。这种方法简单易实现,但精确度不高,且会占用CPU资源。

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usysm| | 2024-5-3 10:17 | 显示全部楼层
通用定时器(TIM),它们可以被配置为具有多种功能,其中包括延时功能。通用定时器通常可以产生比较精确的定时事件

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belindagraham| | 2024-5-3 15:50 | 显示全部楼层
让单片机执行一些简单的、耗时的操作来达到延时的效果。

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alvpeg| | 2024-5-4 11:38 | 显示全部楼层
STM32的HAL库(硬件抽象层库)提供了多种延时函数,如HAL_Delay()。使用这个函数时,你需要配置一个系统滴答定时器(SysTick),然后调用HAL_Delay()函数即可实现延时。

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robincotton| | 2024-5-6 15:09 | 显示全部楼层
void Delay_ms(uint16_t ms)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); // 以TIM2为例

    // 初始化定时器结构体
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterDIR_Up;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999; // 设置为系统时钟的1/1000
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

    // 启动定时器
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);

    // 等待延时时间
    while (ms--)
    {
        while (TIM_GetCounter(TIM2) != 0);
    }

    // 关闭定时器
    TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
}

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elsaflower| | 2024-5-6 22:01 | 显示全部楼层
SysTick定时器是STM32内核自带的一个简单而高效的计时器,可以用来产生准确的时钟滴答。通过配置SysTick定时器的时钟源和重载值,可以实现微秒级或毫秒级的精准延时。这种方法既不需要复杂的硬件支持,也不会占用过多的CPU资源。

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iyoum| | 2024-5-7 10:00 | 显示全部楼层
使用循环延时 这是最简单的延时方法,通过循环执行一定次数的指令来消耗时间

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jkl21| | 2024-5-7 17:43 | 显示全部楼层
在中断服务函数中实现延时逻辑。例如,在SysTick定时器的定时中断服务函数中,设置一个全局变量,在中断服务函数中递减该变量,当变量减到0时表示延时结束。这种方法延时精确,且不会占用CPU资源。

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geraldbetty| | 2024-5-7 22:01 | 显示全部楼层
软件延时通常通过一个循环来实现,在循环中进行一定次数的空操作或者执行一些简单的指令,以达到延时的效果。它的优点是实现简单,但缺点是精度不高且占用CPU资源,因为CPU在延时期间无法执行其他任务。

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modesty3jonah| | 2024-5-8 17:36 | 显示全部楼层
直接操作寄存器延时              

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Henryko| | 2024-5-8 21:54 | 显示全部楼层
软件延时最消耗资源

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mattlincoln| | 2024-5-9 19:15 | 显示全部楼层
STM32的定时器功能强大,你可以配置一个定时器来实现精确的延时。首先,你需要配置定时器的预分频值和自动重载值,然后启动定时器并等待其溢出。这种方法可以实现更精确的延时,但需要更多的配置代码。

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jimmhu| | 2024-5-10 12:20 | 显示全部楼层
通过循环等待实现延时。但这种方**占用CPU资源,且延时的精度受系统时钟频率的影响。

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maudlu| | 2024-5-10 17:50 | 显示全部楼层
TIM定时器是STM32中的一个通用定时器,可以用来生成周期性中断。

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febgxu| | 2024-5-12 12:04 | 显示全部楼层
利用STM32内部的定时器来实现精确延时。例如,使用SysTick定时器,设置定时时间,并在定时中断服务函数中处理延时逻辑。这种方法延时精确,不占用CPU资源。

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uiint| | 2024-5-13 19:16 | 显示全部楼层
SysTick是STM32内置的一个24位倒计数定时器,可以用来实现精确的延时。SysTick定时器在计到0时会从RELOAD寄存器中自动重装载定时初值,从而实现周期的计时功能。

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