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SYSTEM文件夹下的delay.c文件内延时函数详解

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楼主
4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:17 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
笔记:
首先是对应的头文件delay.h中的函数:
#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H                           
#include <sys.h>       

void delay_init(u8 SYSCLK);
void delay_ms(u16 nms);
void delay_us(u32 nus);

#endif
可以看到只有三个函数,delay_init(u8 SYSCLK)是SysTick定时器初始化的函数,delay_ms(u16 nms)是计毫秒的,delay_us(u32 nus)是计微秒的。

在调用相关的函数之前,一定要先初始化!

关于fac_ms和fac_us,在文件一开始有这样的定义(一开始是0,后来根据实际情况改变):

static u8  fac_us=0;                                                        //us延时倍乘数                          
static u16 fac_ms=0;                                                        //ms延时倍乘数,在os下,代表每个节拍的ms数


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沙发
4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:17 | 只看该作者
1、delay_init(u8 SYSCLK);
//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AHB时钟的1/8
//SYSCLK:系统时钟频率
void delay_init(u8 SYSCLK)
{
#if SYSTEM_SUPPORT_OS                                                 //如果需要支持OS.
        u32 reload;
#endif
        SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);
        fac_us=SYSCLK/8;                                                //不论是否使用OS,fac_us都需要使用
#if SYSTEM_SUPPORT_OS                                                 //如果需要支持OS.
        reload=SYSCLK/8;                                                //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168M下,约合0.7989s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
}       

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板凳
4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:17 | 只看该作者
此处将把关于UCOS相关代码忽略,后面学习:
这里出现了SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8); 这个函数作用就是配置外部时钟源(下文紧接着会介绍),具体定义是:void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SysTick_CLKSource));
  if (SysTick_CLKSource == SysTick_CLKSource_HCLK)
  {
    SysTick->CTRL |= SysTick_CLKSource_HCLK;
  }
  else
  {
    SysTick->CTRL &= SysTick_CLKSource_HCLK_Div8;
  }
}

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地板
4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:18 | 只看该作者
加上宏定义:
#define SysTick_CLKSource_HCLK_Div8    ((uint32_t)0xFFFFFFFB)
#define SysTick_CLKSource_HCLK         ((uint32_t)0x00000004)
#define IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SOURCE) (((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK) || \
                                       ((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK_Div8))


#define SysTick             ((SysTick_Type   *)     SysTick_BASE  )   /*!< SysTick configuration struct       */
#define SysTick_BASE        (SCS_BASE +  0x0010UL)                    /*!< SysTick Base Address               */
#define SCS_BASE            (0xE000E000UL)                            /*!< System Control Space Base Address  */

typedef struct
{
  __IO uint32_t CTRL;                    /*!< Offset: 0x000 (R/W)  SysTick Control and Status Register */
  __IO uint32_t LOAD;                    /*!< Offset: 0x004 (R/W)  SysTick Reload Value Register       */
  __IO uint32_t VAL;                     /*!< Offset: 0x008 (R/W)  SysTick Current Value Register      */
  __I  uint32_t CALIB;                   /*!< Offset: 0x00C (R/ )  SysTick Calibration Register        */
} SysTick_Type;           //注意SysTick_Type在这里!!!

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5
4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:18 | 只看该作者
注:以下为SysTick结构体详解,与主体函数只是有一定联系,可略过。

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6
4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:18 | 只看该作者
SysTick结构体中的CTRL就是系统控制和状态寄存器(SysTick Control and Status Register):

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7
4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:18 | 只看该作者
第零位的ENABLE就是开关。

第一位的TICKINT中的 “1=SysTick倒数到0时产生Sys Tick异常请求” 就是产生中断信号。

第二位的CLKSOURCE选择0,外部时钟源,意思是选择AHB始终总线提供的SYSCLK,这在上个笔记SystemInit函数的初始化中记过。

而SysTick_CLKSource_HCLK_Div8就是8分频的意思,因此fac_us=SYSCLK/8的意思是将SYSCLK的频率给fac_us时应该➗8,默认SYSCLK是最大值,168MHz,所以此时fac_us=21,之后会用到。

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8
4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:19 | 只看该作者
SysTick结构体中的LOAD就是重转载数据寄存器(24位):

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9
4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:19 | 只看该作者
SysTick结构体中的VAL就是当前值寄存器(24位):

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10
4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:19 | 只看该作者
一般是先写入LOAD,然后LOAD传值给VAL。

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11
4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:19 | 只看该作者
SysTick结构体中的CALIB就是校准数值寄存器(24位)(不常用):

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12
4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:20 | 只看该作者
这些都可服务于core_cm4.h中的一个叫SysTick_Config(uint32_t ticks);的函数,该函数作用就是初始化SysTick定时器并且定时,且可以直接用于main()函数:
__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
  if ((ticks - 1) > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)  return (1);      /* Reload value impossible */

  SysTick->LOAD  = ticks - 1;                                  /* set reload register */
  NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);  /* set Priority for Systick Interrupt */
  SysTick->VAL   = 0;                                          /* Load the SysTick Counter Value */
  SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
                   SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   |
                   SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                    /* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */
  return (0);                                                  /* Function successful */
}

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4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:20 | 只看该作者
ticks就是两个中断之间的时钟周期个数

SysTick_Config函数让SysTick定时器初始化过程:
先判断ticks有效性,之后把ticks-1赋给LOAD,然后设置优先级(此处后面学习),再之后令VAL=0(让VAL重新加载),最后设定TRL,使能之。

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14
4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:20 | 只看该作者
使用示例:SysTick_Config(168000000/1000);代表:168000000/1000*(1/168MHz)=1/1000=1(ms)。即定时为1ms。并且产生中断,由SysTick_Handler函数检测到并作出反应。由于官方的delay.h文件采用的不是中断的方式计时,在此不过多赘述。

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4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:20 | 只看该作者
2、void delay_ms(u16 nms);和delay_us(u32 nus);
//延时nus
//nus为要延时的us数.
//注意:nus的值,不要大于798915us(最大值即2^24/fac_us@fac_us=21)
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
}

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16
4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:20 | 只看该作者
SysTick->LOAD=nus*fac_us的nus是想要计数的微妙数,而fac_us含义是1微秒所要计数的次数,根据第一节计算,值为168/8=21,单位是M。

!(temp&(1<<16))的含义就是1左移16位,再与上temp,最后取反。CRTL的第16位数到0则为1,如果读了就变成0,所以当:

1、temp&0x01=0(恒成立,因为CRTL第0位是使能位,为0打开);

2、temp&(1<<16)=0xFFFF(即CRTL的16位为1)时,整个结果取反,!temp&(1<<16)=0:

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17
4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:21 | 只看该作者
时间到达,跳出循环。(temp=SysTick->CTRL)
//延时nms 
//nms:0~65535
void delay_ms(u16 nms)
{                  
        u8 repeat=nms/540;                                                //这里用540,是考虑到某些客户可能超频使用,
                                                                                        //比如超频到248M的时候,delay_xms最大只能延时541ms左右了
        u16 remain=nms%540;
        while(repeat)
        {
                delay_xms(540);
                repeat--;
        }
        if(remain)delay_xms(remain);
}

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4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:21 | 只看该作者
这里用到了切片处理,每540ms算一片,比如延迟2000ms,则是延迟三个540ms+一个380ms。

540这个数值可以调整,好处是有效范围变长,比如原本最多延迟798ms(nms<=0xffffff*8*1000/SYSCLK),但是这样操作后,最多延迟为65535,即0xFFFF,u16的最大长度。

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4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:21 | 只看该作者
这里面用到了delay_xms函数:
//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168M条件下,nms<=798ms
void delay_xms(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                      
}

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20
4y1b3|  楼主 | 2023-12-26 17:21 | 只看该作者
此函数和delay_us基本上一致,不再赘述。

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