单片机延时函数怎么写规范？

news2025/2/25 8:34:02

我们以前在开发产品的时候，肯定会碰到一些延时需求，比如常见的LED闪烁，按键消抖，控制IO口输出时序等等。

别小看延时，这个小问题，想做好，甚至要考虑到程序架构层面。

在开发板上，可能你用delay死延时，很简单。

但是有个致命的问题，就是CPU阻塞，需要等延时完，程序才能往下执行，这种在实际产品大部分情况是不能用的，还有就是这种延时时间精度也不够，可能你延时500ms，实测550ms~600ms随机跳动。

如果换个主频从12MHz改为24MHz的单片机，所有定时全乱了套，改到你抓狂。

后面工作了，我就通过定时器，以全局变量来计时，然后判断变量值来判断时间，时间精度的问题解决了，但是又伴随着另一个问题，就是代码可扩展性和可移植性差，换一个项目，要增加新的延时时间，或者换一个单片机，代码又要大改。

今天带你彻底解决这个问题，分享我以前做产品一直在用的定时架构，已经经过几十个项目批量验证，稳定、可扩展，可移植。

一、架构实现思路图解

1.1 核心数据结构体

typedef struct {
    uint16_t Period;        // 定时周期（50μs单位）
    uint16_t CurrentCount;  // 当前计数值
    void (*func)(void);     // 回调函数指针
    TIMER_STATE_TYPEDEF state; // 状态标示
} Stu_TimerTypedef;

volatile Stu_TimerTypedef Stu_Timer[T_SUM]; // T_SUM建议定义8

1.2 三层架构设计

二、代码逐行解析（核心函数）

2.1 硬件初始化函数

static void hal_timer4Config(void)
{
    // TIM4时钟使能
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);
    
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure = {0};
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 50 - 1;  // 50us间隔自动重装载值
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = SystemCoreClock/1000000 - 1; // 1MHz时基
    //其它初始化代码
}

2.2 定时器管理API

2.2.1 创建定时器

void hal_CreatTimer(TIMER_ID_TYPEDEF id, void (*proc)(void), 
                   uint16_t Period, TIMER_STATE_TYPEDEF state)
{
    Stu_Timer[id].state = state;
    Stu_Timer[id].Period = Period;   // 设置周期（50μs*Period）
    Stu_Timer[id].CurrentCount = 0;  // 清空计数
    Stu_Timer[id].func = proc;       // 绑定回调函数
}

3.2.2 定时器状态控制

TIMER_RESULT_TYPEDEF hal_CtrlTimerAction(TIMER_ID_TYPEDEF id, 
                                       TIMER_STATE_TYPEDEF sta)
{
    if(Stu_Timer[id].func != NULL){
        Stu_Timer[id].state = sta; // 修改运行状态
        return T_SUCCESS;
    }
    return T_FAIL; // 定时器未创建
}

3.3 中断处理核心

void TIM4_IRQHandler(void)
{
    if(TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_Update) != RESET){
        // 全局中断处理函数
        for(uint8_t i=0; i<T_SUM; i++){
            if(Stu_Timer[i].state == T_STA_START){ 
                if(++Stu_Timer[i].CurrentCount >= Stu_Timer[i].Period){
                    Stu_Timer[i].state = T_STA_STOP; // 单次触发模式
                    Stu_Timer[i].func(); // 执行用户回调
                }
            }
        }
        TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update);
    }
}

三、基础用法示例

3.1 LED闪烁（1Hz）

// 定义LED任务ID
#define LED_TASK_ID 0

// LED回调函数
void LED_Task(void){
    GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, 
                (BitAction)(1 - GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_13)));
}

int main(void){
    // 硬件初始化
    hal_timerInit();  
    GPIO_Init(GPIOC, GPIO_Pin_13, GPIO_Mode_Out_PP);
    
    // 创建定时器（10000*50μs=500ms）
    hal_CreatTimer(LED_TASK_ID, LED_Task, 10000, T_STA_START); 
    
    while(1){
        // 主循环可添加其他任务
        if(需要重启定时器){
            hal_ResetTimer(LED_TASK_ID, T_STA_START);
        }
    }
}

3.2 按键消抖（进阶用法）

#define KEY_TASK_ID 1
uint8_t key_state = 0;

void Key_Scan_Task(void){
    static uint16_t press_time = 0;
    
    if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)){
        if(++press_time > 10){ // 50μs*10=0.5ms
            key_state = 1;
        }
    }else{
        press_time = 0;
        key_state = 0;
    }
}

void Init_Key_Scan(void){
    hal_CreatTimer(KEY_TASK_ID, Key_Scan_Task, 10, T_STA_START); // 每0.5ms扫描
}

关于这个定时器架构，我在2018年也录了一套比较系统的教程，可滴滴我安排。