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使用systick延时而不占用滴答定时器中断的办法

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sunmeat|  楼主 | 2014-11-7 15:10 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
这是一个网友提示的,最终在原子的例程中找到,我把他down了过来,放到了GD32的模板中,原子的程序如下,delay.c的代码
#include "delay.h"
#include "sys.h"
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////          
//如果使用ucos,则包括下面的头文件即可.
#if SYSTEM_SUPPORT_UCOS
#include "includes.h"                                        //ucos 使用          
#endif
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////         
//本程序只供学习使用,未经作者许可,不得用于其它任何用途
//ALIENTEK STM32开发板
//使用SysTick的普通计数模式对延迟进行管理
//包括Delay_Us,Delay_Ms
//正点原子@ALIENTEK
//技术论坛:www.openedv.com
//修改日期:2012/9/2
//版本:V1.5
//版权所有,盗版必究。
//Copyright(C) 广州市星翼电子科技有限公司 2009-2019
//All rights reserved
//********************************************************************************
//V1.2修改说明
//修正了中断中调用出现死循环的错误
//防止延时不准确,采用do while结构!

//V1.3修改说明
//增加了对UCOSII延时的支持.
//如果使用ucosII,delay_init会自动设置SYSTICK的值,使之与ucos的TICKS_PER_SEC对应.
//Delay_Ms和Delay_Us也进行了针对ucos的改造.
//Delay_Us可以在ucos下使用,而且准确度很高,更重要的是没有占用额外的定时器.
//Delay_Ms在ucos下,可以当成OSTimeDly来用,在未启动ucos时,它采用Delay_Us实现,从而准确延时
//可以用来初始化外设,在启动了ucos之后Delay_Ms根据延时的长短,选择OSTimeDly实现或者Delay_Us实现.

//V1.4修改说明 20110929
//修改了使用ucos,但是ucos未启动的时候,Delay_Ms中中断无法响应的bug.
//V1.5修改说明 20120902
//在Delay_Us加入ucos上锁,防止由于ucos打断Delay_Us的执行,可能导致的延时不准。
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////          
static u8  fac_us=0;//us延时倍乘数
static u16 fac_ms=0;//ms延时倍乘数
#ifdef OS_CRITICAL_METHOD         //如果OS_CRITICAL_METHOD定义了,说明使用ucosII了.
//systick中断服务函数,使用ucos时用到
void SysTick_Handler(void)
{                                  
        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

//初始化延迟函数
//当使用ucos的时候,此函数会初始化ucos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()         
{

#ifdef OS_CRITICAL_METHOD         //如果OS_CRITICAL_METHOD定义了,说明使用ucosII了.
        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  
         
#ifdef OS_CRITICAL_METHOD         //如果OS_CRITICAL_METHOD定义了,说明使用ucosII了.
        reload=SystemCoreClock/8000000;                //每秒钟的计数次数 单位为K          
        reload*=1000000/OS_TICKS_PER_SEC;//根据OS_TICKS_PER_SEC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/OS_TICKS_PER_SEC;//代表ucos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/OS_TICKS_PER_SEC秒中断一次       
        SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;           //开启SYSTICK   
#else
        fac_ms=(u16)fac_us*1000;//非ucos下,代表每个ms需要的systick时钟数   
#endif
}                                                                    

#ifdef OS_CRITICAL_METHOD        //使用了ucos
//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;
        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.
                }  
        };                                                                             
}
//延时nms
//nms:要延时的ms数
void Delay_Ms(u16 nms)
{       
        if(OSRunning==TRUE)//如果os已经在跑了            
        {                  
                if(nms>=fac_ms)//延时的时间大于ucos的最少时间周期
                {
                           OSTimeDly(nms/fac_ms);//ucos延时
                }
                nms%=fac_ms;                                //ucos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,此时ucos无法启动调度.
}
#else//不用ucos时
//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                      
}
#endif

































沙发
sunmeat|  楼主 | 2014-11-7 15:12 | 只看该作者
delay.h的代码
#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H                           
#include "sys.h"
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////         
//本程序只供学习使用,未经作者许可,不得用于其它任何用途
//ALIENTEK STM32开发板
//使用SysTick的普通计数模式对延迟进行管理
//包括Delay_Us,Delay_Ms
//正点原子@ALIENTEK
//技术论坛:www.openedv.com
//修改日期:2012/9/2
//版本:V1.5
//版权所有,盗版必究。
//Copyright(C) 广州市星翼电子科技有限公司 2009-2019
//All rights reserved
//********************************************************************************
//V1.2修改说明
//修正了中断中调用出现死循环的错误
//防止延时不准确,采用do while结构!

//V1.3修改说明
//增加了对UCOSII延时的支持.
//如果使用ucosII,delay_init会自动设置SYSTICK的值,使之与ucos的TICKS_PER_SEC对应.
//Delay_Ms和Delay_Us也进行了针对ucos的改造.
//Delay_Us可以在ucos下使用,而且准确度很高,更重要的是没有占用额外的定时器.
//Delay_Ms在ucos下,可以当成OSTimeDly来用,在未启动ucos时,它采用Delay_Us实现,从而准确延时
//可以用来初始化外设,在启动了ucos之后Delay_Ms根据延时的长短,选择OSTimeDly实现或者Delay_Us实现.

//V1.4修改说明 20110929
//修改了使用ucos,但是ucos未启动的时候,Delay_Ms中中断无法响应的bug.
//V1.5修改说明 20120902
//在Delay_Us加入ucos上锁,防止由于ucos打断Delay_Us的执行,可能导致的延时不准。
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////          
void Delay_Init(void);
void Delay_Ms(u16 nms);
void Delay_Us(u32 nus);

#endif




























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板凳
sunmeat|  楼主 | 2014-11-7 15:14 | 只看该作者
本帖最后由 sunmeat 于 2014-11-7 16:04 编辑

程序的思想:(以下来自原子的书籍)
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,当计到 0 时,将从 RELOAD 寄存器中自动重装载定时初值。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。 SysTick 在《STM32 的参考手册》(这里是指 V10.0 版本,下同)里面介绍的很简单,其详细介绍,请参阅《Cortex-M3 权威指南》第 133 页。我们就是利用 STM32 的内部 SysTick来实现延时的,这样既不占用中断,也不占用系统定时器。

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地板
sunmeat|  楼主 | 2014-11-7 16:05 | 只看该作者
这里我们将介绍的是 ALIENTEK 提供的最新版本的延时函数,该版本的延时函数支持在 ucos 下面使用,它可以和 ucos 共用 systick 定时器。首先我们简单介绍下 ucos 的时钟: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 设置),比如 5ms(设置: OS_TICKS_PER_SEC=200 即可),在 STM32下面,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)。

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sunmeat|  楼主 | 2014-11-7 16:05 | 只看该作者
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),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。

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6
sunmeat|  楼主 | 2014-11-7 16:10 | 只看该作者
delay_init()的介绍:
该函数用来初始化 2 个重要参数: fac_us 以及 fac_ms;同时把 SysTick 的时钟源选择为外部时钟,如果使用了 ucos,那么还会根据 OS_TICKS_PER_SEC 的配置情况,来配置SysTick 的中断时间,并开启 SysTick 中断。具体代码如下
void Delay_Init()         
{

#ifdef OS_CRITICAL_METHOD         //如果OS_CRITICAL_METHOD定义了,说明使用ucosII了.
        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  
         
#ifdef OS_CRITICAL_METHOD         //如果OS_CRITICAL_METHOD定义了,说明使用ucosII了.
        reload=SystemCoreClock/8000000;                //每秒钟的计数次数 单位为K          
        reload*=1000000/OS_TICKS_PER_SEC;//根据OS_TICKS_PER_SEC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/OS_TICKS_PER_SEC;//代表ucos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/OS_TICKS_PER_SEC秒中断一次       
        SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;           //开启SYSTICK   
#else
        fac_ms=(u16)fac_us*1000;//非ucos下,代表每个ms需要的systick时钟数   
#endif
}       

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7
sunmeat|  楼主 | 2014-11-7 16:12 | 只看该作者
可以看到, 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 ucos的时候,就和《不完全手册》介绍的方法是一样的,而如果使用 ucos 的时候,则会进行一些不同的配置,这里的条件编译是根据 OS_CRITICAL_METHOD 这个宏来确定的,因为只要使用了 ucos,就一定会定义 OS_CRITICAL_METHOD 这个宏。

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8
sunmeat|  楼主 | 2014-11-7 16:15 | 只看该作者
SysTick 是 MDK 定义了的一个结构体(在 stm32f10x_map.h 里面),里面包含 CTRL、LOAD、 VAL、 CALIB 等 4 个寄存器,SysTick->CTRL 的各位定义如下图所示:

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9
sunmeat|  楼主 | 2014-11-7 16:16 | 只看该作者
SysTick-> LOAD 的定义如下图所示:

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10
sunmeat|  楼主 | 2014-11-7 16:21 | 只看该作者
SysTick-> VAL 的定义如下图所示:

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11
sunmeat|  楼主 | 2014-11-7 16:23 | 只看该作者
ysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);这一句把 SysTick的时钟
选择外部时钟,这里需要注意的是: 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。所以 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。同理,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。初始化将计算出 fac_us 和 fac_ms 的值。

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12
sunmeat|  楼主 | 2014-11-7 16:24 | 只看该作者
在不使用 ucos 的时候: fac_us,为 us 延时的基数,也就是延时 1us, 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。正因为如此,系统时钟如果不是 8的倍数,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。这点大家要特别留意。

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13
sunmeat|  楼主 | 2014-11-7 16:24 | 只看该作者
当使用 ucos 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(后面会介绍)。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OS_TICKS_PER_SEC=200,那么 fac_ms 就是 5ms)。

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sunmeat|  楼主 | 2014-11-7 16:27 | 只看该作者
关于ms和us的延时,只摘录出了不使用os的情况,大部分情况下,是用不到os的,实现代码如下
void Delay_Us(u32 nus)

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15
sunmeat|  楼主 | 2014-11-7 16:30 | 只看该作者
有了上面对 SysTick 寄存器的描述,这段代码不难理解。其实就是先把要延时的 us 数换算成 SysTick 的时钟数,然后写入 LOAD 寄存器。然后清空当前寄存器 VAL 的内容,再开启倒数功能。等到倒数结束,即延时了 nus。最后关闭 SysTick,清空 VAL 的值。实现一次延时 nus 的操作,但是这里要注意 nus 的值,不能太大,必须保证 nus<=( 2^24)/fac_us,否则将导致延时时间不准确。这里特别说明一下: temp&0x01,这一句是用来判断 systick定时器是否还处于开启状态,可以防止 systick 被意外关闭导致的死循环。这里面有一行开启 Systick 开始倒数代码需要解释一下:
SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ;
其中 SysTick_CTRL_ENABLE_Msk 是 MDK 宏定义的一个变量,它的值就是 0x01,这行代
码的意思就是设置 SysTick->CTRL 的第一位为 1,使能定时器。

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16
HORSE7812| | 2014-11-8 09:04 | 只看该作者
学习

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17
zitral| | 2014-11-10 15:16 | 只看该作者
nice!其实思想应该是和开普通定时器的作用是一样的吧!

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18
sunmeat|  楼主 | 2014-11-10 18:46 | 只看该作者
zitral 发表于 2014-11-10 15:16
nice!其实思想应该是和开普通定时器的作用是一样的吧!

其实就是循环等待计数器中的值,而不占用中断而已

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19
hustergatsby| | 2014-12-14 16:26 | 只看该作者
sunmeat 发表于 2014-11-7 16:05
这里我们将介绍的是 ALIENTEK 提供的最新版本的延时函数,该版本的延时函数支持在 ucos 下面使用,它可以和 ...

请问你的意思是这个代码可以实现:systick定时器既为uCOSII操作系统提供心跳,又可以用来实现软件延时吗?

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20
sunmeat|  楼主 | 2014-12-18 10:30 | 只看该作者
hustergatsby 发表于 2014-12-14 16:26
请问你的意思是这个代码可以实现:systick定时器既为uCOSII操作系统提供心跳,又可以用来实现软件延时吗 ...

对的,可以的

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