STM32中精确延时函数的实现

在与传感器或者模块的总线进行通信的时候，常常需要使用到精确延时，一般我们会封装几个常用延时函数，下面我们以STM32F103芯片为例，详细介绍一下STM32下一种精确延时函数的实现：

 

时钟树

下图中紫色的 to Cortex System timer（MHz）就是Systick的时钟频率；

 

SYSTICK原理

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并继续计数，且同时触发中断。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 的最大使命，就是定期地产生异常请求，作为系统的时基，产生一个周期性的中断。

 

Systick定时器的四个寄存器：

CTRL:　Systick控制和状态寄存器

LOAD:　Systick重装载寄存器

VAL:　Systick当前值寄存器

CALIB:　Systick校准值寄存器 （不常用，可忽略）

 

/** @addtogroup CMSIS_CM3_SysTick CMSIS CM3 SysTick
  memory mapped structure for SysTick
  @{
*/
typedef struct
{
  __IO uint32_t CTRL;                         /*!< Offset: 0x00  SysTick Control and Status Register */
  __IO uint32_t LOAD;                         /*!< Offset: 0x04  SysTick Reload Value Register       */
  __IO uint32_t VAL;                          /*!< Offset: 0x08  SysTick Current Value Register      */
  __I  uint32_t CALIB;                        /*!< Offset: 0x0C  SysTick Calibration Register        */
} SysTick_Type;

 

SysTick->CTRL寄存器：

 

CLKSOURCE-时钟源[2]: select the clock soruce, 0 : AHB / 8, 1 : AHB.

0：STCLK=外部时钟源HCLK(AHB总线时钟)/8=72M/8 = 9M 　

1：FCLK=内核时钟=72M 

FCLK：空闲运行时钟

 

SysTick-> LOAD寄存器：

 

SysTick-> VAL寄存器：

 

#include "delay.h"

static u8  fac_us=0;                            //us延时倍乘数               
static u16 fac_ms=0;                            //ms延时倍乘数  
           
//初始化延迟函数
//SYSTICK的时钟固定为HCLK时钟的1/8，即SYSTICK=SYSCLK/8
//SYSCLK:系统时钟
void delay_init()
{
    SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);    //选择外部时钟  HCLK/8

    fac_us=SystemCoreClock/8000000;                          //SYSTICK时钟为9M（即8分频）时，fac_us=9，即SysTick倒数9个数，耗时1us
    fac_ms=(u16)fac_us*1000;                                 //非OS下,代表每个ms需要的systick时钟数   
}                                    

//查询SysTick->CTRL寄存器bit0是否为1，当为1时，说明倒计时时间到；
//整个延时方法中，不进入SysTick中断；
//延时nus
//nus为要延时的us数.                                               
void delay_us(u32 nus)
{        
    u32 temp;             
    SysTick->LOAD=nus*fac_us;                       //延时时间加载               
    SysTick->VAL=0x00;                              //清空计数器
    SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ;        //开始倒数      
    
    //do while 判断就是 systick 使能（bit0）位为 1 且（bit16）为1的时候等待结束
    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              
}

有了上面函数实现，我们就可以在程序中进行精准延时了，比如delay_us(50);

在刚进入delay_us函数的时候，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，因为systick的频率为系统时钟频率的1/8，那么systick每增加1，就是1/9us），然后我们就一直读取SysTick->CTRL寄存器，当该寄存器bit16的值为1时，说明倒计时了50*9个SysTick，即说明延时50us时间到了。

 

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