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STM下純軟件實現(xiàn)精確定時

作者： 時間：2016-11-21 來源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
先上測試代碼（普通版）
#include "stm32f10x.h"
#include "core_cm3.h"
__asm int Dellayus(u32 usec)
{
ALIGN
PUSH.W {r1} //2時鐘周期
MOV r1,#18 //1時鐘周期
MUL r0,r1 //1時鐘周期
SUB r0,#3 //1時鐘周期
loop
SUBS r0,#1 //1時鐘周期
BNE loop //如果跳轉(zhuǎn)則為3個周期，不跳則只有1個周期
POP {r1} //2時鐘周期
BX lr //3個時鐘周期
//總共所用周期為(usec*4)-4,此處減4主要用于抵消調(diào)用此函數(shù)的消耗時鐘周期（傳參1時鐘，BLX跳轉(zhuǎn)3時鐘）
}
int main(void)
{
while(1)
{
//運行到此處時32.93us，第1379時鐘周期
Dellayus(100);
//運行到此處時132.93us，第8579時鐘周期，運行上條指令共花8579-1379=7200時鐘周期
//因系統(tǒng)時鐘為72MHz，所以每72時鐘周期所花時間為1微妙，上條指令所花時間
//等于7200 ÷ 72 = 100微妙，延時完全準(zhǔn)確
Dellayus(100);
//運行到此處時232.93us，第15779時鐘周期，同樣驗證上面的結(jié)論
}
}
調(diào)試：
第一個100微妙延時函數(shù)運行前

第一個100微妙延時函數(shù)運行后

所花系統(tǒng)時鐘周期8579-1379=7200個系統(tǒng)時鐘，時間精確為0.00013293-0.0003293=0.0001秒，
也就是100微秒。延時函數(shù)通過軟件模擬以及硬件調(diào)試同樣精確，如果延時參數(shù)大于255微秒，調(diào)用
時會多耗兩個時鐘周期（0.028微秒）用于從代碼段加載常數(shù)?？梢孕薷拇a修正誤差。最大定時不能
超過（232-1） ÷ 18 ≈ 238.6秒。
以上方法可以節(jié)約系統(tǒng)定時器資源，避免和其他代碼爭用定時器。通常用于微秒級延時。
版主的建議非常好，是該增加時鐘參數(shù)以適應(yīng)不同的時鐘頻率，改了一下代碼，目前軟件仿真測試沒問題，等晚上再用JLink
測試一下（理論上應(yīng)該沒問題，已經(jīng)考慮了閃存預(yù)取優(yōu)化）。
#include "stm32f10x.h"
#include "core_cm3.h"
__asm void Dellayus(u32 usec,u8 freq) //freq參數(shù)為系統(tǒng)時鐘頻率（SYSCLK），單位MHz，且必須能被4整除，且必須大 于等于16,常用的
{ //有24,36,48,56,72，如果一定要使用8MHz則必須滿足延時時間大于2微秒，但freq一定不要
//小于8MHz，否則函數(shù)將出現(xiàn)混亂。條件為 ((usec >= 1) && (freq >=16)) || ((usec >= 2) && (freq >= 8))
ALIGN
LSR r1,r1,#2 //1時鐘周期，除以單次循環(huán)所用的時鐘數(shù)（4個）即得到延時1微妙所需的循環(huán)數(shù)
MUL r0,r1 //1時鐘周期
SUB r0,#3 //1時鐘周期
NOP //用于匹配延時周期以及使loop循環(huán)處指令在8字節(jié)邊界對齊，提高精度（因為指令預(yù)取單元一次預(yù)取8字節(jié)指令）
NOP //所以循環(huán)時都不用再從閃存內(nèi)取指令，避免閃存延時影響延時精度
loop
SUBS r0,#1 //1時鐘周期
BNE loop //延時循環(huán)，每次4個時鐘周期，最后一次只需兩個時鐘周期（如果跳轉(zhuǎn)則為3個周期，不跳則只有1個周期）
NOP
BX lr //3個時鐘周期
//本函數(shù)內(nèi)總共所用周期為usec*(freq/4)-2 +9,調(diào)用此函數(shù)的消耗5個時鐘周期（傳參2時鐘，BLX跳轉(zhuǎn)3時鐘）
} //函數(shù)最低耗時11個時鐘周期，上面usec*(freq/4) - 2為循環(huán)代碼的耗時(此處減2是因為最后一次循環(huán)BNE沒有跳轉(zhuǎn)，只消耗1個時鐘比跳轉(zhuǎn)的3個時鐘節(jié)約2個所以減去2才是最終循環(huán)的耗時)，9就是其它代碼的耗時
//比如頻率為8MHz時延時2微秒所需延時周期數(shù)為2*8=16個時鐘，將值帶入上面的公式即為 2 * （8 / 4） - 2 + 9 =11 即為函數(shù)體耗時，再加上5個周期的調(diào)用開銷最終消耗16個時鐘周期，同時這也是最低延時周期數(shù)。
int main(void)
{
while(1)
{
//運行到此處時32.93us，第1379時鐘周期
Dellayus(100,72);
//運行到此處時132.93us，第8579時鐘周期，運行上條指令共花8579-1379=7200時鐘周期
//因系統(tǒng)時鐘為72MHz，所以每72時鐘周期所花時間為1微妙，上條指令所花時間
//等于7200 ÷ 72 = 100微妙，延時完全準(zhǔn)確
Dellayus(100,72);
//運行到此處時232.93us，第15779時鐘周期，同樣驗證上面的結(jié)論
}
}
示例代碼見附件：
附件1：軟件延時測試.rar (文件大小: 21 KB 下載次數(shù):218次)

附件2：軟件延時測試增強版.rar (文件大小: 22 KB 下載次數(shù):309次)
1、頂,花了不少功夫!
不過在不同時鐘條件下,應(yīng)該就又要修改代碼了吧?
比如36M?8M?
所以建議加入一個時鐘參數(shù),這樣比較通用一點.
2、謝謝樓主!,我軟件測試延時的時候并沒有出現(xiàn)當(dāng)參數(shù)大于255微妙的時候會多消耗2個時鐘周期的情況，一樣很準(zhǔn)啊。還有我用J-LINK仿真SW模式，單步，那個SEC沒有變化，不知道是怎么回事。還有一個問題：為什么返回值要用int不太懂匯編
3、需要將J-LINK設(shè)為JTAG模式才能讀出SEC值，另外返回值用int當(dāng)時主要是想以后增加函數(shù)功能
4、這個建議非常好，馬上上個增強版
5、呵呵,還不如用C的
voidDelay_us(unsignedintt)
{
inti;

for(i=0;i<144*t;i++){
;
}
}
比上面匯編的要準(zhǔn):同時1000個循環(huán),
匯編用時為:100.844ms
C及時:100.139ms
6、搞個-O2優(yōu)化試試,還準(zhǔn)不準(zhǔn).
另外換個時鐘頻率試試,還準(zhǔn)不準(zhǔn)?
7、
//加個編譯項就行了.
#define OSC (8) //定義為8M
#define OSC_D ((OSC*144)/8)
#pragma O3
void Delay_us(unsigned int t)
{
int i;
for(i=0; i
;
}
}
//測試
//運行時間為100.014ms
呵呵,純?yōu)橛螒蛑?在這種CPU,延時最好是用原子的方法了.
8、用原子的戰(zhàn)艦開發(fā)板測試，用樓主這種方法，得到的延時總理理論時間的1.5倍，比如要延遲1秒，實際總是1.5秒。
懷疑CPU運行在48M，但是我設(shè)置的的確是72M，是不是哪里設(shè)置有問題？
9、要完全精確的話還得提前關(guān)掉中斷哦……
不過一般也不需要這么精確的延時，獻上我的，不占用定時器資源哦：

#defineRT_TICK_PER_SECOND100
voidhw_tsc_init() //TSC-timestampcounter
{
unsignedintcnts;

cnts=(unsignedint)9000000/RT_TICK_PER_SECOND;

SysTick->CTRL&=0xfffffffb;//bit2清空,選擇外部時鐘，也即HCLK/8
SysTick->LOAD=cnts-1;
SysTick->VAL=0;//writetoclean
SysTick->CTRL=0x01;//開始倒數(shù)不產(chǎn)生中斷
}

voidhw_tick_start()
{
unsignedintcnts;

cnts=(unsignedint)9000000/RT_TICK_PER_SECOND;

SysTick->CTRL&=0xfffffffb;//bit2清空,選擇外部時鐘，也即HCLK/8
SysTick->LOAD=cnts-1;
SysTick->CTRL=0x01;//開始倒數(shù)不產(chǎn)生中斷

SysTick->CTRL=0x03; //啟動systick并產(chǎn)生中斷
}
voidhw_delay_us(unsignedintus)
{
unsignedintstart,target,cur;

while(us>500) //防止us超過systick周期。（假設(shè)systick周期超過500us）
{
hw_delay_us(500);
us-=500;
}

start=SysTick->VAL;
target=(start-us*9);

if(start
{
target+=(9000000/RT_TICK_PER_SECOND);
do
{
cur=SysTick->VAL;
}while(cur<=start||cur>target);//target不能等于start，否則死循環(huán)。也即us不能等于systick周期
}
else//target<=start
{
do
{
cur=SysTick->VAL;
}while(target<=start); //假設(shè)target為一個很小的值，則cur有可能在循環(huán)周期內(nèi)溢出而大于target，故須加上cur<=start的條件
}
}

voidhw_delay_ms(unsignedintms)
{
while(ms--)
{
hw_delay_us(500);
hw_delay_us(500);
}
}
10、我不用軟件延時的...
我一直用systick延時。
11、樓主給力，不過不推薦用樓主這種笨辦法，樓主大可以移植ucos，移植成功后，你想定多久有多久，要多精確有多精確。
同時，我覺得用定時器實現(xiàn)精確延時比這個方法靠譜得多。
12、ucos的定時是以系統(tǒng)時基為單位的，比如OS_CFG_TICK_RATE_HZ設(shè)為100時就只能精確到10ms，也就是說高于10ms并且步進為10ms（50ms，500ms能較精確，但55ms就不精確了）可以比較精確定時，那我說延時10us如何用ucos的定時器定時呢？
13、你可以增大ucos的時鐘節(jié)拍數(shù)，然后用OSTimeTick()來實現(xiàn)定時
14、STM32的定時器多的是，基本都用不完吧

關(guān)鍵詞： STM純軟件精確定

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