使用HAL库开发STM32：系统时间基础及进阶使用
文章目录
- 目的
- 基础使用
- 进阶使用
- 总结
目的
HAL库默认提供了系统时间，系统时间默认情况下由SysTick定时器计数产生。系统时间一方面用于HAL库自身调用，另一方面用户也可以使用，为开发带来便利。（本文提到的相关使用主要应用于未使用OS（操作系统）的情况下。）
基础使用
一般的系统时间使用方面常用到两个函数：
__weak uint32_t HAL_GetTick(void)
返回从系统运行开始经过的时间，默认情况下单位为ms；__weak void HAL_Delay(uint32_t Delay)
延时，该延时是阻塞的，默认情况下延时单位为ms，该函数不能在等于或高于系统时钟源优先级（默认情况下为0）的中断程序中使用，不然程序就阻塞在这里不动了；
对于上面两个函数本身来说没什么特别可以多说的，需要注意的点也在上面说明了。上面的延时函数是阻塞型的，当然我们也有方式实现非阻塞的延时。
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
while (1)
{
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_0);
HAL_Delay(1000);
}
}
上面方式使用HAL_Delay()进行延时，可以实现GPIOA0口每秒反转一次电平。如果只有一个任务这样就没问题，但是如果有多个对延时时间有不同需求的任务这样就不太合适了，这时候可以使用下面方式：
uint32_t previousMillisA0 = 0;
uint32_t previousMillisA1 = 0;
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
while (1)
{
uint32_t currentMillis = HAL_GetTick(); //获取当前系统时间
if (currentMillis - previousMillisA0 >= 1000) //当前时间刻减去前次执行的时间刻
{
previousMillisA0 = currentMillis; //更新执行时间刻
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_0);
}
if (currentMillis - previousMillisA1 >= 500) //当前时间刻减去前次执行的时间刻
{
previousMillisA1 = currentMillis; //更新执行时间刻
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_1);
}
}
}
上面的代码实现了GPIOA0口每秒反转一次电平，同时GPIOA1口每500毫秒反转一次电平。可以使用这种方式处理更多的任务。
进阶使用
HAL的系统时间由定时器在中断中累加计数：
/**
* @brief This function is called to increment a global variable "uwTick"
* used as application time base.
* @note In the default implementation, this variable is incremented each 1ms
* in SysTick ISR.
* @note This function is declared as __weak to be overwritten in case of other
* implementations in user file.
* @retval None
*/
__weak void HAL_IncTick(void)
{
uwTick += uwTickFreq;
}
因为这个回调函数是由 __weak 符号修饰的，所以可以自己重新写同名函数来实现更复杂的功能，比如可以用来实现调度器功能。先看下面演示：
上图例子中声明了两个任务，分别设置运行参数并运行。通过图中可以看到两个任务都按期望的方式执行了。
以下是Ticker部分代码：
#ifndef LIB_TICKER_H_
#define LIB_TICKER_H_
#include "main.h"
#define LIB_TICKER_MAX_SIZE 16 // 最大Ticker可绑定数
class LibTicker {
public:
LibTicker(void);
~LibTicker(void);
typedef void (*callback_t)(void);
typedef void (*callback_with_arg_t)(void*);
// 设置Ticker定期执行，输入参数分别是时间（毫秒）、回调函数
bool attach(size_t milliseconds, callback_t callback) {
if (!milliseconds) {
return false;
}
return _attach(milliseconds, milliseconds, reinterpret_cast<callback_with_arg_t>(callback), 0);
}
// 设置Ticker定期执行，输入参数分别是时间（毫秒）、回调函数、不大于32位变量
template<typename T>
bool attach(size_t milliseconds, void (*callback)(T), T arg) {
if (!milliseconds) {
return false;
}
if (sizeof(T) > sizeof(size_t)) {
return false;
}
uint32_t arg32 = (uint32_t) arg;
return _attach(milliseconds, milliseconds, reinterpret_cast<callback_with_arg_t>(callback), arg32);
}
// 设置Ticker执行一次，输入参数分别是时间（毫秒）、回调函数
bool once(size_t milliseconds, callback_t callback) {
return _attach(0, milliseconds, reinterpret_cast<callback_with_arg_t>(callback), 0);
}
// 设置Ticker执行一次，输入参数分别是时间（毫秒）、回调函数、不大于32位变量
template<typename T>
bool once(size_t milliseconds, void (*callback)(T), T arg) {
if (sizeof(T) > sizeof(size_t)) {
return false;
}
uint32_t arg32 = (uint32_t) arg;
return _attach(0, milliseconds, reinterpret_cast<callback_with_arg_t>(callback), arg32);
}
void detach(void); // 停止已绑定运行的Ticker
bool active(void); // 返回Ticker当前是否已绑定
static void handle(void); // 执行已就绪的任务，该函数可以设置成main(){while(1){LibTicker::handle();}}
static void schedule(void);
private:
bool _active;
size_t _index;
bool _ready;
size_t _period;
size_t _count;
callback_with_arg_t _callback;
size_t _arg;
bool _attach(size_t period, size_t count, callback_with_arg_t callback, size_t arg);
static LibTicker *_ticker[LIB_TICKER_MAX_SIZE];
};
#endif /* LIB_TICKER_H_ */
#include "lib_ticker.h"
typedef void (*LibTickerCallBack)(size_t arg);
LibTicker::LibTicker(void) :
_active(false), _ready(false), _period(0), _count(0), _callback(nullptr), _arg(0) {
}
LibTicker::~LibTicker(void) {
detach();
}
void LibTicker::detach(void) {
if (_active) { // 如果Ticker当前已绑定运行
__disable_irq();
_active = false;
_ready = false;
_period = 0;
_callback = nullptr;
_arg = 0;
_ticker[_index] = nullptr;
__enable_irq();
}
}
bool LibTicker::active(void) {
return _active;
}
bool LibTicker::_attach(size_t period, size_t count, callback_with_arg_t callback, size_t arg) {
if (callback == nullptr) {
return false;
}
if (_active) { // 如果Ticker当前已绑定运行
_ready = false;
_period = period;
_count = count;
_callback = callback;
_arg = arg;
return true;
} else {
for (size_t i = 0; i < LIB_TICKER_MAX_SIZE; i++) {
if (_ticker[i] == nullptr) {
__disable_irq();
_active = true;
_index = i;
_ready = false;
_period = period;
_count = count;
_callback = callback;
_arg = arg;
_ticker[i] = this;
if (_count == 0) {
_ready = true;
}
__enable_irq();
return true;
}
}
}
return false;
}
void LibTicker::handle(void) {
for (size_t i = 0; i < LIB_TICKER_MAX_SIZE; i++) {
if (_ticker[i] == nullptr) {
continue;
}
if (!_ticker[i]->_active) {
continue;
}
if (_ticker[i]->_ready) { // 当前Ticker已就绪
_ticker[i]->_ready = false;
_ticker[i]->_callback(reinterpret_cast<void*>(_ticker[i]->_arg));
if ((_ticker[i]->_period == 0) && (_ticker[i]->_count == 0)) { // 该任务只运行一次
_ticker[i]->detach();
}
}
}
}
void LibTicker::schedule(void) {
for (size_t i = 0; i < LIB_TICKER_MAX_SIZE; i++) {
if (_ticker[i] == nullptr) {
continue;
}
if (!_ticker[i]->_active) {
continue;
}
if (_ticker[i]->_count) {
_ticker[i]->_count--;
}
if (_ticker[i]->_count == 0) {
_ticker[i]->_ready = true;
_ticker[i]->_count = _ticker[i]->_period;
}
}
}
LibTicker * LibTicker::_ticker[LIB_TICKER_MAX_SIZE] = { nullptr };
extern __IO uint32_t uwTick;
extern HAL_TickFreqTypeDef uwTickFreq;
void HAL_IncTick(void) { // 重写系统时间计数函数
uwTick += uwTickFreq; // 保留系统时间计数功能
LibTicker::schedule(); // 进行Ticker调度处理
}
上面的例子打包下载：
《基于STM32 HAL库的定时任务调度器例程 stm32f405ticker.zip》
https://download.csdn.net/download/naisu_kun/11913140
另外也可以参考GitHub上项目，命名稍有调整，功能并没有改动：
https://github.com/NaisuXu/STM32-tool-library-based-on-HAL-and-LL
总结
系统时间在开发过程中还是比较有用的，上面只是列举了部分常见用法。如果对时间有更精密的需求的话推荐使用定时器。