关于STM32单片机延时微妙(delay_us)函数-hal库

2024-04-09 03:36

本文主要是介绍关于STM32单片机延时微妙(delay_us)函数-hal库,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

关于STM32单片机延时微妙(delay_us)函数-hal库

  • Chapter1 关于STM32单片机延时微妙(delay_us)函数-hal库
    • delay_us 函数
    • delay_ms 函数
    • 验证
    • 补充


Chapter1 关于STM32单片机延时微妙(delay_us)函数-hal库

原文链接:https://blog.csdn.net/qq_22146161/article/details/106527001

叙述
近段时间调试一个STM32带多个DS18B20传感器,发现这个传感器对时序要求特别高,而使用的固件是HAL库版的,里面没有专门微米级别的延时函数,通不过不断尝试,调通了延时函数,使DS18B20成功跑起来了。写此篇文章来记录本次调试。

实现延时三种代码
现在能在网上查到STM32延时方式基本就是三种,循环延时,滴答定时器延时 和 滴答定时器中断延时。
对于这三种在这里就不再一一赘述了,可以看看这篇文章参考;
参考链接:https://blog.csdn.net/weibo1230123/article/details/81136564:
这里主要是说说第三种,在HAL库调试的过程以及情况。

滴答定时器延时方式
在HAL库下添加延时函数,参考正点原子HAL库,但是自己使用的是单片机是L073,共分为3步。

第一步
先确认自己时钟频率,说白了,就是要知道自己单片机主频,好计算出1us。
自己外部晶振为8M,查单片机对映的是时钟框图如下,可以看出时钟从外部HSE_OSC来的为8M,经过以一个选择器后,进入PLL锁相环,之后去了AHB PRESC,最后经过一个/8的分频后就是滴答定时器的频率。好的,以上是分析时钟框图看出来的东西,整个路径就是这样的一个情况。

但是,HAL 库的延时函数有一个局限性,在中断服务函数中使用 HAL_Delay 会引起混乱
(虽然一般禁止在中断中使用延时函数),因为它是通过中断方式实现,而 Systick 的中断优先级
是最低的,所以在中断中运行 HAL_Delay 会导致延时出现严重误差。所以一般情况下,推荐大
家使用正点原子提供的延时函数库。
HAL 库的 ms 级别的延时函数__weak void HAL_Delay(uint32_t Delay);它是弱定义函数,
所以用户可以自己重新定义该函数。例如:我们在 deley.c 文件可以这样重新定义该函数:

/*** @brief HAL 库延时函数重定义* @param Delay 要延时的毫秒数* @retval None*/
void HAL_Delay(uint32_t Delay)
{delay_ms(Delay);
}

在这里插入图片描述
SYSTEM 文件夹里面的代码由正点原子提供,是 STM32F4xx 系列的底层核心驱动函数,
可以用在 STM32F4xx 系列的各个型号上面,方便大家快速构建自己的工程。本章,我们将向大
家介绍这些代码的由来及其功能,也希望大家可以灵活使用 SYSTEM 文件夹提供的函数,来快
速构建工程,并实际应用到自己的项目中去。
SYSTEM 文件夹下包含了 delay、sys、usart 等三个文件夹。分别包含了 delay.c、sys.c、usart.c
及其头文件。这 3 个 c 文件提供了系统时钟设置、延时和串口 1 调试功能,任何一款 STM32F4
都具备这几个基本外设,所以可以快速地将这些设置应用到任意一款 STM32F4 产品上,通过
这些驱动文件实现快速移植和辅助开发的效果。

本章将分为如下几个小节:
deley 文件夹代码介绍
sys 文件夹代码介绍
usart 文件夹代码介绍

deley 文件夹代码介绍
delay 文件夹内包含了 delay.c 和 delay.h 两个文件,这两个文件用来实现系统的延时功能,
其中包含 7 个函数:

void delay_osschedlock(void);
void delay_osschedunlock(void);
void delay_ostimedly(uint32_t ticks);
void SysTick_Handler(void);
void delay_init(uint16_t sysclk);
void delay_us(uint32_t nus);
void delay_ms(uint16_t nms);

前面 4 个函数,仅在支持操作系统(OS)的时候,需要用到,而后面 3 个函数,则不论是
否支持 OS 都需要用到。

delay_us 函数

该函数用来延时指定的 us,其参数 nus 为要延时的微秒数。具体的函数如下:

/**
* @brief 延时 nus
* * @note 无论是否使用 OS, 都是用时钟摘取法来做 us 延时
* @param nus: 要延时的 us 数
* @note nus 取值范围: 0 ~ (2^32 / fac_us) (fac_us 一般等于系统主频, 自行套入计算)
* @retval 无
*/
void delay_us(uint32_t nus)
{uint32_t ticks;uint32_t told, tnow, tcnt = 0;uint32_t reload = SysTick->LOAD; /* LOAD 的值 */ticks = nus * g_fac_us; /* 需要的节拍数 */#if SYS_SUPPORT_OS /* 如果需要支持 OS */delay_osschedlock(); /* 锁定 OS 的任务调度器 */
#endiftold = 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 */}}}
#if SYS_SUPPORT_OS /* 如果需要支持 OS */delay_osschedunlock(); /* 恢复 OS 的任务调度器 */
#endif 
}

这里就正是利用了我们前面提到的时钟摘取法,ticks 是延时 nus 需要等待的 SysTick 计数
次数(也就是延时时间),told 用于记录最近一次的 SysTick->VAL 值,然后 tnow 则是当前的
SysTick->VAL 值,通过他们的对比累加,实现 SysTick 计数次数的统计,统计值存放在 tcnt 里
面,然后通过对比 tcnt 和 ticks,来判断延时是否到达,从而达到不修改 SysTick 实现 nus 的延
时,从而可以和 OS 共用一个 SysTick。
上面的 delay_osschedlock 和 delay_osschedunlock 是 OS 提供的两个函数,用于调度上锁和
解锁,这里为了防止 OS 在 delay_us 的时候打断延时,可能导致的延时不准,所以我们利用这
两个函数来实现免打断,从而保证延时精度!在 168MHz 主频下,此时的 delay_us 函数,可以
实现最长 2^32/g_fac_us 的延时,大概是 25.56 秒。

delay_ms 函数

该函数是用来延时指定的 ms 的,其参数 nms 为要延时的毫秒数。具体的函数如下:

/**
* @brief 延时 nms
* @param nms: 要延时的 ms 数 (0< nms <= (2^32 / fac_us / 1000))
(fac_us 一般等于系统主频, 自行套入计算)
* @retval 无
*/
void delay_ms(uint16_t nms)
{#if SYS_SUPPORT_OS /* 如果需要支持 OS, 则根据情况调用 os 延时以释放 CPU */
if (delay_osrunning && delay_osintnesting == 0) 
/* 如果 OS 已经在跑了,并且不是在中断里面(中断里面不能任务调度) */{if (nms >= g_fac_ms) /* 延时的时间大于 OS 的最少时间周期 */{delay_ostimedly(nms / g_fac_ms); /* OS 延时 */}nms %= g_fac_ms; 
/* OS 已经无法提供这么小的延时了,采用普通方式延时 */}
#endifdelay_us((uint32_t)(nms * 1000)); /* 普通方式延时 */
}

该函数中,delay_osrunning 是 OS 正在运行的标志,delay_osintnesting 则是 OS 中断嵌套次
数,必须 delay_osrunning 为真,且 delay_osintnesting 为 0 的时候,才可以调用 OS 自带的延时
函数进行延时(可以进行任务调度),delay_ostimedly 函数就是利用 OS 自带的延时函数,实现
任 务 级延 时 的, 其 参数 代 表延 时 的时 钟 节拍 数 (假 设 delay_ostickspersec=200 ,那么
delay_ostimedly(1),就代表延时 5ms)。
当 OS 还未运行的时候,我们的 delay_ms 就是直接由 delay_us 实现的,OS 下的 delay_us
可以实现很长的延时(达到 65 秒)而不溢出!,所以放心的使用 delay_us 来实现 delay_ms,不
过由于 delay_us 的时候,任务调度被上锁了,所以还是建议不要用 delay_us 来延时很长的时间,
否则影响整个系统的性能。
当 OS 运行的时候,我们的 delay_ms 函数将先判断延时时长是否大于等于 1 个 OS 时钟节
拍(g_fac_ms),当大于这个值的时候,我们就通过调用 OS 的延时函数来实现(此时任务可以
调度),不足 1 个时钟节拍的时候,直接调用 delay_us 函数实现(此时任务无法调度)。

验证

写完之后应该验证一下,否则自己写的对错都不知道,验证代码的话,就驱动一个IO一秒改变一下,如果下图,这个应该不难。
在这里插入图片描述
上示波器验证看看IO是不是1秒翻转一下。如下图
在这里插入图片描述
可以看到图中a 和 b之间 差不多为972.0ms,差不多是1秒,验证自己的代码。

补充

开始比较真就想要个1us的延时,查了一些资料,在这种频率为几兆到几百兆的单片机,很难做到这么精确的延时。
就是说一个100M以内单片机很难做到1us的精准延时。
以上是关于这次的延时的一个小总结。

这篇关于关于STM32单片机延时微妙(delay_us)函数-hal库的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/887077

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