关于STM32单片机延时微妙（delay

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 */
#endif
 told = 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 */
 }
#endif
 delay_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）。