单片机编程过程中经常用到延时函数,最常用的莫过于微秒级延时delay_us( )和毫秒级delay_ms( )。
1.普通延时法
这个比较简单,让单片机做一些无关紧要的工作来打发时间,经常用循环来实现,不过要做的比较精准还是要下一番功夫。下面的代码是在网上搜到的,经测试延时比较精准。
//粗延时函数,微秒
void delay_us(u16 time){
u16 i=0;
while(time--){
i=10; //自己定义
while(i--) ;
}
}
//毫秒级的延时
void delay_ms(u16 time){
u16 i=0;
while(time--){
i=12000; //自己定义
while(i--) ;
}
}
2.SysTick 定时器延时
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的参考手册里面介绍的很简单,其详细介绍,请参阅《Cortex-M3 权威指南》。
这里面也有两种方式实现:
a.中断方式 如下,定义延时时间time_delay,SysTick_Config()定义中断时间段,在中断中递减time_delay,从而实现延时。
volatile unsigned long time_delay; // 延时时间,注意定义为全局变量
//延时n_ms
void delay_ms(volatile unsigned long nms)
{
//SYSTICK分频--1ms的系统时钟中断
if (SysTick_Config(SystemFrequency/1000))
{
while (1);
}
time_delay=nms;//读取定时时间
while(time_delay);
SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器
SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
}
//延时nus
void delay_us(volatile unsigned long nus)
{
//SYSTICK分频--1us的系统时钟中断
if (SysTick_Config(SystemFrequency/1000000))
{
while (1);
}
time_delay=nus;//读取定时时间
while(time_delay);
SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器
SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
}
//在中断中将time_delay递减。实现延时
void SysTick_Handler(void)
{
if(time_delay)
time_delay--;
}
b.非中断方式
主要仿照原子的《STM32不完全手册》。SYSTICK 的时钟固定为HCLK 时钟的1/8,在这里我们选用内部时钟源72M,所以SYSTICK的时钟为9M,即SYSTICK定时器以9M的频率递减。SysTick 主要包含CTRL、LOAD、VAL、CALIB 等4 个寄存器,
SysTick->CTRL
位段 | 名称 | 类型 | 复位值 | 描述 |
16 | COUNTFLAG | R | 0 | 如果在上次读本寄存器后systick已为0,则该位为1,若 读该位自动清零 |
2 | CLKSOURCE | RW | 0 | 0:外部时钟源 1:内部时钟 |
1 | TICKINT | RW | 0 | 0:减到0无动作;1:减到0产生systick异常请求 |
0 | ENABLE | RW | 0 | systick定时器使能位 |
SysTick-> LOAD
位段 | 名称 | 类型 | 复位值 | 描述 |
23:0 | RELOAD | RW | 0 | 减到0时被重新装载的值 |
SysTick-> VAL
位段 | 名称 | 类型 | 复位值 | 描述 |
23:0 | CURRENT | RW | 0 | 读取时返回当前倒计数的值,写则清零,同时还会清除在systick控制及状态寄存器中的COUNTFLAG标志 |
SysTick-> CALIB 不常用,在这里我们也用不到,故不介绍了。
程序如下,相当于查询法。
//仿原子延时,不进入systic中断
void delay_us(u32 nus)
{
u32 temp;
SysTick->LOAD = 9*nus;
SysTick->VAL=0X00;//清空计数器
SysTick->CTRL=0X01;//使能,减到零是无动作,采用外部时钟源
do
{
temp=SysTick->CTRL;//读取当前倒计数值
}while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16))));//等待时间到达
SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器
SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
}
void delay_ms(u16 nms)
{
u32 temp;
SysTick->LOAD = 9000*nms;
SysTick->VAL=0X00;//清空计数器
SysTick->CTRL=0X01;//使能,减到零是无动作,采用外部时钟源
do
{
temp=SysTick->CTRL;//读取当前倒计数值
}while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16))));//等待时间到达
SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器
SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
}
三种方式各有利弊,第一种方式容易理解,但不太精准。第二种方式采用库函数,编写简单,由于中断的存在,不利于在其他中断中调用此延时函数。第三种方式直接操作寄存器,看起来比较繁琐,其实也不难,同时克服了以上两种方式的缺点,个人感觉比较好用
在STM32标准库中是通过SysTick_Config()函数配置时钟中断的,然后SysTick_Handler()函数自动定时触发其中的函数。
if(SysTick_Config(SystemCoreClock/1000))
while(1);
/* 系统中断处理函数 */
void SysTick_Handler(void)
{
/* 定义时钟中断处理函数 */
}
库文件中对SysTick_Config()函数的定义如下所示:
__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
if ((ticks - 1UL) > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) { return (1UL); } /* Reload value impossible
*/
SysTick->LOAD = (uint32_t)(ticks - 1UL); /* set reload register */
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL); /* set Priority for Systick Interrupt */
SysTick->VAL = 0UL; /* 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 (0UL); /* Function successful */
}
SysTick_Config()函数内部主要是对SysTick寄存器的控制, 最主要是修改其中的重载计数值,然后设置中断优先级,配置控制寄存器。
- SysTick->CTRL,
控制和状态寄存器, 位[0]是使能位; 位[1]TICKINT 计数将为0时是否触发SysTick Handler; CLKSOURCE 时钟源; COUNTFLAG 计数是否减为0. - SysTick->LOAD,
重装载寄存器, 作用是当计数减为0时,将特定的初始值装载到当前值寄存器中。 - SysTick->VAL,
当前值寄存器, 当前计数值,每一次系统中断就减小1 - SysTick->CALIB,
校准值寄存器