HAL 库 uS 延时的 3 种实现方式

CUBEMX 可视化初始化配置，结合 HAL 库，给我们开发带来了很多便利，但 HAL 库封装的延时函数目前仅支持 ms 级别的延时，日常很多情况下会用到 us 延时，特别是一些传感器的数据读取过程，对时序要求比较严格，us 延时必不可少，基于此项需求，此次给大家介绍 3 种 uS 延时的实现方式，方法同样适用标准库，不足之处，还请大佬指出。

实验目标

• 使用普通定时器实现 us 延时

• 使用 Systick 功能实现 us 延时

• 使用 for 循环实现 us 延时

1、普通定时器实现 us 延时

使用定时器 TIM2 来实现 us 延时，采用 cubemx 对工程进行配置，时钟是 MCU 的心脏，先对时钟进行配置。

1.1、外部时钟选择

也可以使用内部 RC 高速时钟，本次主要介绍使用外部高速时钟，上图：我板子上焊接的是 8M 的晶体，如果小伙伴们的板子上不是 8M，根据自己的晶振频率配置即可，左侧圈 1 中，可以根据自己的晶体频率，输入相应的频率，经过分频、倍频后，系统时钟频率设置为最大，168MHZ，APB1 的时钟频率为 84MHZ，也是后面用到的 TIM2 挂载的时钟源的频率。

1.2、TIM2 基础配置

这个就比较简单了，分频系数 83，计数单位为 84MHZ/84 = 1uS,向上计数方式，周期 65535，由于没有使用到中断，不需要开启中断。时钟及定时器的配置就完成了，下面是 cubemx 生成工程时的几项设置，建议大家勾选。首先是 HAL 库是否需要包含所有的文件，我们选择只需要用到的文件，这样可以缩短工程编译时间，只编译我们用到的库文件，接着是勾选为每个外设生成单独的.c .h 文件，这个建议一定要勾选，会使代码结构非常清晰，第三点就非常的重要了，用过 cubemx 的小伙伴是否遇到过每次重新生成工程后，之前添加的文件都不见了，这一项勾选之后，会保留用户文件。然后是编译器选择，可以根据自己喜欢的 IDE 选择，我选择的是 KEIL5。至此，配置工作就完成了，生成工程就可以了。

1.3、代码实现

/*
 普通定时器实现us延时
*/
void user_delaynus_tim(uint32_t nus)
{

 uint16_t  differ = 0xffff-nus-5;
 //设置定时器2的技术初始值
  __HAL_TIM_SetCounter(&htim2,differ);
  //开启定时器
  HAL_TIM_Base_Start(&htim2);

  while( differ<0xffff-5)
 {
  differ = __HAL_TIM_GetCounter(&htim2);
 };
 //关闭定时器
  HAL_TIM_Base_Stop(&htim2);
}

/*
 普通定时器实现ms延时，可直接使用HAL库函数HAL_delay（）
*/
void delay_ms_tim(uint16_t nms)
{
 uint32_t i;
 for(i=0;i

1.4、实现效果

通过延时翻转 IO，逻辑分析仪测试延时时间，分别测试了延时 20us，500ms，下面是测量图：

 

2、Systick 功能实现 us 延时

2.1、Systick介绍

CM3与CM4包含一个系统计数器SysTick，是一个24位倒计数定时器，当计数到0 时，将从RELOAD寄存器中自动重装载定时初值，只要把它在SysTick->CTRL中的使能位清除，则一直存在。寄存器介绍：相应代码在core_cm4.h中

/**
  \brief  Structure type to access the System Timer (SysTick).
 */
typedef struct
{
  __IOM uint32_t CTRL;                   /*!< Offset: 0x000 (R/W)  SysTick Control and Status Register */
  __IOM uint32_t LOAD;                   /*!< Offset: 0x004 (R/W)  SysTick Reload Value Register */
  __IOM uint32_t VAL;                    /*!< Offset: 0x008 (R/W)  SysTick Current Value Register */
  __IM  uint32_t CALIB;                  /*!< Offset: 0x00C (R/ )  SysTick Calibration Register */
} SysTick_Type;

SysTick控制及状态寄存器（0xE000_E010）: 该寄存器第0位：表示SysTick使能位，0表示关；1表示开；SysTick_CTRL_ENABLE_Mask；第1位：表示SysTIck中断使能位，0-表示关闭中断；1-打开中断；SysTick_CTRL_TICKINT_Mask

第2位：表示时钟源选择位，0，表示HCLK/8；1表示HCLK作为时钟源；SysTick_CTRL_SOURCE_Mask;

第16位：表示计数比较标志，如果上次读取本寄存器，计算到了0，则该位置1，如果读取该位，该位将自动清零。SysTick的LOAD寄存器：为递减计数，是24位寄存器，最大值为0xFFFFFF；SysTick的VAL寄存器：24位寄存器，读取时返回当前计数值，写它则使其清零，同时会清零CTRL寄存器中的COUNTFLAG标志。

2.2、代码实现

/*
Systick功能实现us延时，参数SYSCLK为系统时钟
*/
uint32_t fac_us;

void HAL_Delay_us_init(uint8_t SYSCLK)
{
     fac_us=SYSCLK; 
}

void HAL_Delay_us(uint32_t nus)
{
    uint32_t ticks;
    uint32_t told,tnow,tcnt=0;
    uint32_t reload=SysTick->LOAD;
    ticks=nus*fac_us; 
    told=SysTick->VAL; 
    while(1)
    {
        tnow=SysTick->VAL;
        if(tnow!=told)
        {
            if(tnow=ticks)break; 
        }
    };
}

2.3 实现效果

通过延时翻转IO，逻辑分析仪测试延时时间，测试了延时 20us，下面是测量图：

for循环实现us延时

这个方法比较接地气，采用NOP空语句实现，具体实现起来最好是看汇编代码，有兴趣的小伙伴可以研究研究，直接上代码：

/*
for循环实现延时us
*/
void for_delay_us(uint32_t nus)
{
 uint32_t Delay = nus * 168/4;
 do
 {
  __NOP();
 }
 while (Delay --);
}

实现效果：通过延时翻转IO，逻辑分析仪测试延时时间，测试了延时 20us，下面是测量图：

本次要分享的内容就要结束啦，希望对us延时有疑惑的小伙伴有帮助，实现方法不止这些，暂时就分享这3种。

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