2020年01月07日 | cortex-M3粗略延时计算

最近调试磁铁驱动程序时，遇到一个奇怪的情况：(问题描述在下边这个帖子中)

OSTimeDly在ucos最高优先级任务中，多次使用，有什么说法？

只是知道问题大概出现在哪块，没找到出现这种状况的理由。顺带着理清楚一些基本的常识性的东西。如下：

基本概念：

AHB：Advanced High performance Bus，先进的高性能总线，这是一种“系统总线”。AHB 是在地址/控制阶段和数据阶段之间具有固定流水线的总线协议。它只支持由

AMBA AXI 协议提供的功能性的子集。 完全的 AMBA AHB 协议规范包括许多对于主机和从机 IP 开发来说不是必需的属性，因此 ARM 公司建议通常只使用该协议的子集。这个子集定义为 AMBA AHB-Lite协议。 

AMBA：Advanced Microcontroller  Bus Architecture，先进的微控制器总线架构（AMBA），AMBA是描述互连策略的协议规范系列。它是 ARM 公开的片内总线标准，该片内总线规范详述了互连策略以及对组成片上系统（SoC）的功能模块的管理。它协助带有一个或多个 CPU或信号处理器和多个外设的嵌入式处理器的开发。 AMBA 通过定义一个用于 SoC 模块的通用骨干（backbone）来对可重复使用的设计方法作了补充。

SoC：System on Chip片上系统

APB：Advanced Peripheral Bus，先进的外设总线（APB） 。APB 是一个比 AXI 和 AHB 相对简单的总线协议。它是为配件，或诸如定时器、中断控制器、UART、I/O 口等通用外设而设计的。它与主要系统总线的连接是通过系统到外设总线桥来实现的，这样有助于降低系统功耗。

AHB-AP：AHB Access Ports，AHB 访问端口（AHB-AP） 。

AHB-Lite：AHB-Lite 是完全的 AMBA AHB 协议规范的子集。它提供大多数 AMBA AHB 从机和主机设计所必需的所有基本功能，尤其是与多层 AMBA 互连一起使用时。

内核：内核是处理器的一部分，包含 ALU，数据路径，通用寄存器，程序计数器以及指令译码和控制电路。

PLL：phase locked loop，锁相环。PLL的作用主要有频率合成和CDR（时钟数据恢复）。

HSI：High Speed Internal Clock Signal，高速内部时钟信号。

HSE：High Speed External Clock Signal高速外部时钟信号。

系统时钟配置：

void  BSP_Init (void)

{

   BSP_IntInit();

   RCC_DeInit(); /*将外设RCC寄存器重设为缺省值 */

   RCC_HSICmd(ENABLE);  //使能内部高速晶振

   while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_HSIRDY)== RESET);//等待HSI就绪

   RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);   /*设置AHB时钟（HCLK） RCC_SYSCLK_Div1——AHB时钟 = 系统时*/ 

   RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);   /* 设置高速APB时钟（PCLK2)RCC_HCLK_Div1——APB2时钟 = HCLK*/    

   RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2); /*设置低速APB时钟（PCLK1）RCC_HCLK_Div2——APB1时钟 = HCLK / 2*/     

   FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);   /*设置FLASH存储器延时时钟周期数FLASH_Latency_2  2延时周期*/  

   FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);  /*选择FLASH预取指缓存的模,预取指缓存使能*/

   RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSI_Div2, RCC_PLLMul_16);/*设置PLL时钟源及倍频系数，频率为8/2*16=64Mhz*/   

   RCC_PLLCmd(ENABLE);   /*使能PLL */

   while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET) ; /*检查指定的RCC标志位(PLL准备好标志)设置与否*/   

   RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);  /*设置系统时钟（SYSCLK） */ 

   while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08); 

    /*驱动初始配置*/

  OC_SPI_Init();

  DrawerInterfaceInit();

  //ReadFlash();

  CAN_Config();

  initStruct();

  OC_LED_Ctrl(0x0000);

}

不多解释，强调使用内部时钟作为系统时钟。内核时钟频率64MHz。

估算一段延时函数的时间：

for(u16 i=0;i<50000;i++);

反汇编：

  for(u16 i=0;i<50000;i++);

    0x8001fa6: 0x2000         MOVS      R0, #0

  for(u16 i=0;i<50000;i++);

??drawerStateCtr_0:

    0x8001fa8: 0xf24c 0x3150  MOVW      R1, #50000              ; 0xc350

    0x8001fac: 0xb280         UXTH      R0, R0

    0x8001fae: 0x4288         CMP       R0, R1

    0x8001fb0: 0xd201         BCS.N     ??drawerStateCtr_1      ; 0x8001fb6

  for(u16 i=0;i<50000;i++);

    0x8001fb2: 0x1c40         ADDS      R0, R0, #1

    0x8001fb4: 0xe7f8         B.N       ??drawerStateCtr_0      ; 0x8001fa8

  bitsClear(num);

??drawerStateCtr_1:

    0x8001fb6: 0x0020         MOVS      R0, R4

    0x8001fb8: 0xb2c0         UXTB      R0, R0

    0x8001fba: 0xf7ff 0xffb8  BL        bitsClear               ; 0x8001f2e

涉及到的指令 及其 相应的周期数(内核周期)：

MOVS    1+P1

MOVW      1

UXTH       1

CMP         1+P1

BCS.N      1+P1

ADDS       1+P1

B.N           1+P1

其中，P1=流水线重载。

可知for延时的大概内核周期数：至少 = 1+6*50000=300000个内核周期；-----这么算有问题没？待定....

(300000*1/72000000)*1000=4.17ms   

关于延时可以参见：STM32在系统时钟为72M下的几个延时函数—V3.5库

其他：

Cortex-M3 处理器内核采用 ARMv7-M 架构，

关于指令的流水线：采用三级流水线  

参见： ARM流水线

时钟周期，机器周期，指令周期的区别：

对于cortex-M3 处理器：

时钟周期=1/内核时钟频率；

机器周期约等于1个时钟周期；

指令周期：执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成。指令不同，所需的机器周期也不同。

这几个概念，对于cortex-M3来说，未必这样子，以上纯属个人理解。