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STM32-使用定时器做延时函数时遇到的坑

2019-06-14来源: eefocus关键字:STM32  定时器  延时函数

做延时函数,可以使用简单的循环等待,如下面这样的:

void Delay(uint32_t nCount) 

{

     for(; nCount != 0; nCount--);

}

但是有个问题,就是这个nCount值怎么取?

我们可以通过多次试验,来确定调用时使用的循环次数。

但是还要考虑下,如果硬件有变化,例如外接晶振变化,或类似的主芯片替换等情况下,这个值有可能会变化。另外,编译的优化选项变化,也可能导致循环次数的变化。也就是说,这样写的延时函数,对外部的依赖项比较多,稍不注意,可能最终的延时时间不准确。

更好的延时方式是使用定时器,这样能更准确的定时,并且移植性也更好一些。

但是使用定时器做延时函数时,也是有一些需要注意的事情的,否则,可能会掉入坑中还茫然不知。例如我本人,就掉了几次坑,花了好长时间才爬出来......



先简单说明下我的开发环境,芯片类型是stm32F030C8,集成开发环境用的是Keil5 MDK-ARM,仿真器使用JLINK。


通常我们使用定时器来做延时函数,比较常见的例子就是这样的:



#include "delay.h"


static int8_t  fac_us=0;//us

static int16_t fac_ms=0;//ms

static int flag_HCLK_Div8=1;


void delay_init()     

{

    if(flag_HCLK_Div8){

        SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);//选择外部时钟  HCLK/8

        fac_us=SystemCoreClock/48000000;    //为系统时钟的1/8  

    } else {

        SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK);//选择外部时钟

        fac_us=SystemCoreClock/1000000;    //为系统时钟

    }    

    fac_ms=(int16_t)fac_us*1000;//每个ms需要的systick时钟数   

}    


//延时N us

void delay_us(int32_t nus)

{        

    int32_t temp;             

    SysTick->LOAD=nus*fac_us; //时间加载               

    SysTick->VAL=0x00;        

    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;      

}


//延时N ms

void delay_ms(int16_t nms)

{                     

    int32_t temp;           

    SysTick->LOAD=(int32_t)nms*fac_ms;//时间加载(SysTick->LOAD为24bit)

    SysTick->VAL =0x00;          

    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;                 


然后我就开始使用了。


我是这么使用的:

主循环调用 delay_ms(),

中断里面调用 delay_us() ,这是考虑到中断里面要尽量做少的操作,所以使用短的延时。

然而,在运行过程中,发现有时候会遇到主循环有快速结束等待的情况,远远没有达到我希望的延时时间!

对着代码左看右看,没看出来毛病。后来,在主循环中替换使用那种简单的循环等待的延时函数,就不再出问题了。这才确定到问题就在这个delay_*()延时函数上。

再仔细分析延时耗时,发现问题:这两个函数使用的是同一个定时器硬件:SysTick。

例如,若主循环中希望延时1000ms,调用delay_ms(1000),

SysTick->LOAD的值设置为1000ms了。


若在这时,又进入了中断,有个延时100us的操作,调用delay_us(100),

SysTick->LOAD的值设置为100us了。

两次设置的是同一个寄存器,显然,后一次的设置,覆盖了前一次的设置值!

然后,启动定时器的倒数计时:

SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ; 

等100us时间到了,判断循环中的结束条件,

while(temp&0x01&&!(temp&(1<<16)));

符合,则延时完成,继续进行中断里面的其他操作。


等退出中断后,主循环继续执行。此时还在延时函数delay_ms()中等待呢,查看判断条件:


while(temp&0x01&&!(temp&(1<<16)));//等待时间到达  


看temp的赋值:temp=SysTick->CTRL;


、、、、-- 开启了倒数计时,并且SysTick倒数到0了。


这里,我们需要判断 SysTick->CTRL 中相关字段的意义:


最低位(第0位):ENABLE,是SysTick 定时器的使能位


第16位:COUNTFLAG,如果在上次读取本寄存器后, SysTick 已经计到了 0,则该位为 1。


再来看这两个位的现状:


考虑到delay_us()执行完成了,也就是说,SysTick 已经计到了 0了,即 SysTick->CTRL&(1<<16) 的值置1了。


并且,跳出循环后还执行了一句:


SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;


它的意思就是关闭SysTick定时器的使能,即 (SysTick->CTRL&0x01)的值为0。


所以,此时,在delay_ms()中的判断条件已经不满足了:

即temp&0x01为0,而且,temp&(1<<16)也是0,所以,会立即结束循环。

基本上,相当于,外面的延时1s,被里面的delay_us截断,同时也结束了。

主循环的延时1s,在最坏的情况下(延时刚启动就遇到中断),可能才过了约100us,就结束了!



教训:对于同一个定时器,这样写法的延时函数,不能在主循环与中断里面同时调用!

当在主循环中处于延时等待状态下,中断里面的延时,会修改定时器的状态,从而导致主循环的延时不准确了。

再从另一个更通用的角度来看,其实就是对于同一个全局变量(SysTick),在两个线程中同时访问,并且没有做访问保护。所以,产生问题,就是迟早的事情了。

解决方法,使用两个定时器,就能解决了:一个在主循环中调用,一个在中断里面调用。


进一步思考:若有多个中断,而且都存在延时的调用,就需要多个定时器吗,这可能会导致定时器都不够用呢,那又该怎么办?这其实就是涉及一个设计思路了。可以说,在中断里面调用延时函数,本身就不是一个好主意,能避免则避免。如果不能避免,就需要采用另外的一种方式来解决问题了,也并不需要多个定时器,一个定时器就可以了,我们看了下面这个问题再来说。



上面这种主循环与中断里面同时调用延时函数的问题,还有另一种表现形式:

类似于我在上一篇博客中的延时函数:

#include "timer.h"

#include "stdio.h"

#include "gpio.h"

#include "stm32f0xx_tim.h"


volatile unsigned int gTimer;


void TIM1_Init(void)

{

    TIM_TimeBaseInitTypeDef          TIM_TimeBaseInitStructure;

    NVIC_InitTypeDef                NVIC_InitStructure;


//    系统中TIM1用的是APB2,TIM14时钟用的是APB1

        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);  //tim1时钟使能,APB1时钟8M        


    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV2; //分频系数为2   //是对APB1的2倍频进行分频,分频系数为2,所以频率还是8M

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数


        TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;//重复计数设置  //对于TIM1是必须设置的


//    计算定时周期: t=(9+1)*1/f=2/(8M/(7+1))=10*8/8M(s)=10us

        TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 9;             //定时10us  //最大65536

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 7;  //时钟8M


    TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseInitStructure);

    TIM_ClearITPendingBit(TIM1,TIM_IT_Update);//清除TIM1的中断待处理位:TIM 中断源

    TIM_ITConfig(TIM1,TIM_IT_Update,ENABLE);     //允许定时器1更新中断

    TIM_Cmd(TIM1,ENABLE); //使能定时器1

//    设置中断优先级

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM1_BRK_UP_TRG_COM_IRQn; //定时器1中断

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 0; //优先级0

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);


}



void TIM1_BRK_UP_TRG_COM_IRQHandler(void)

{

    if(TIM_GetITStatus(TIM1,TIM_IT_Update) != RESET) //溢出中断

    {

        if(gTimer>0){

            gTimer--;

        }

    }

    TIM_ClearITPendingBit(TIM1,TIM_IT_Update);  //清除中断标志位

}



//毫秒的延时函数  

void delay_ms_tim(uint32_t nTimer)  

{  

    gTimer=nTimer*100;

    while(gTimer);


//微秒的延时函数,实际以10us为最小单位

void delay_

[1] [2]

关键字:STM32  定时器  延时函数

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mcu/ic464653.html
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