STM32延时函数原理详解

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@小白创作中心

STM32延时函数原理详解

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来源

https://www.cnblogs.com/qianxiaohan/p/18275930

本文主要介绍了STM32微控制器中延时函数的实现原理，详细解释了使用SysTick定时器进行延时的具体方法。文章从代码实现入手，逐步解析了延时函数的各个部分，包括微秒级、毫秒级和秒级延时的实现方式。同时，文章还深入介绍了SysTick定时器的控制寄存器、装载寄存器和当前值寄存器的功能和使用方法，帮助读者理解延时函数背后的硬件原理。

STM32延时函数(查询定时器实现)

在STM32开发中，延时函数是一个常用的功能，但其具体实现原理却鲜为人知。本文将通过分析延时函数的代码实现，帮助读者理解其背后的硬件原理。

延时函数的实现主要依赖于STM32的系统定时器Systick Timer。以下是延时函数的具体实现代码：

#include "stm32f10x.h"

/**
  * @brief  微秒级延时
  * @param  xus 延时时长，范围：0~233015
  * @retval 无
  */
void Delay_us(uint32_t xus)
{
    SysTick->LOAD = 72 * xus;				//设置定时器重装值
    SysTick->VAL = 0x00;					//清空当前计数值
    SysTick->CTRL = 0x00000005;				//设置时钟源为HCLK并启动定时器
    while(!(SysTick->CTRL & 0x00010000));	//等待计数到0
    SysTick->CTRL = 0x00000004;				//关闭定时器
}

/**
  * @brief  毫秒级延时
  * @param  xms 延时时长，范围：0~4294967295
  * @retval 无
  */
void Delay_ms(uint32_t xms)
{
    while(xms--)
    {
        Delay_us(1000);
    }
}

/**
  * @brief  秒级延时
  * @param  xs 延时时长，范围：0~4294967295
  * @retval 无
  */
void Delay_s(uint32_t xs)
{
    while(xs--)
    {
        Delay_ms(1000);
    }
}

控制及状态寄存器 (STK_CTRL)

Cortex-M3处理器有一个24位的系统定时器，这个定时器从计数值一直减到0，在下一个时钟边缘重新加载（包装到）LOAD寄存器中的值，然后计数下一个时钟。Systick Timer的CTRL寄存器(控制寄存器)如下：

第31~~17位、第15~~3位为保留位且必须被清除。
第16位COUNTFLAG，计数标志位，上一次该位被读取时，定时器倒计时计数到0，计数标志位为1。
第2位CLKSOURCE，时钟源选择，0：AHB的时钟8分频；1：处理器时钟(AHB时钟，即HCLK)
第1位TICKINT，是否开启SysTick异常请求。0：倒计时到零不断言SysTick异常请求；1：0:倒计时到零断言SysTick异常请求
第0位ENABLE，计数器启用。0：停止，1：启用

因此用
Systick->CTRL = 0x00000005;
语句，实现HCLK作为SysTick Timer的时钟源并且启用定时器。

装载寄存器(STK_LOAD)

第31~24位为保留位
第230位共24位作为重载值，数值范围
0x00000000x00FFFFFF
根据需要重载值要进行调整：
原文：To deliver a single SysTick interrupt after a delay of N processor clock cycles, use a RELOAD of value N. For example, if a SysTick interrupt is required after 400 clock pulses, set RELOAD to 400.
在N个处理器时钟周期要产生一次SysTick中断，重载值RELOAD就设置为N。例如需要在400个时钟周期后产生一次SysTick中断，重载值RELOAD就设置为400。
原文：To generate a multi-shot timer with a period of N processor clock cycles, use a RELOAD value of N-1. For example, if the SysTick interrupt is required every 100 clock pulses, set RELOAD to 99
要生成一个周期为N个处理器时钟周期的多触发定时器，请使用RELOADN-1的值。例如，如果每100个时钟脉冲需要SysTick中断，则设置重新加载到99(这时候用作实时操作系统RTOS)

因此用
SysTick->LOAD = 72 * xus;
语句，设定重载值，STM32F10X系列系统时钟(SYSCLK)最大频率为72MHz，它是供STM32中绝大部分部件工作的时钟源，选择HCLK作为时钟源，HCLK最大频率72MHz，即时钟周期(clock cycle)为(\frac{1}{72000000})秒。当参数xus为1000时，延时了1000us=1ms。有关STM32F10X的时钟树参照：https://www.cnblogs.com/Darrick-Jan/p/11379913.html以及《STM32F10X参考手册》