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STM32F407ZGT6使用Systic定时器实现延时

2018-07-20 来源：eefocus

预备知识

        STM32F4的系统滴答计时器的介绍及其说明。时间有限，这里点到为止，详情自行百度。

        延时的原理：

                        因为在 ucos 下 systick 不能再被随意更改，如果我们还想利用 systick 来做 delay_us 或者
                delay_ms 的延时，就必须想点办法了，这里我们利用的是时钟摘取法。

                                ---这里摘自正点原子探索者F4，详细原理请自行百度。

实验目标

        使用Systic计时器实现精准延时，且不占用OS中断

        延时系统具有通用性，可适用多种系统频率

重点分析

        本程序流程如下：

                初始化其它相关硬件->获取HCLK时钟频率->用HCLK时钟频率初始化Systic计时器->其它操作实现延时

问题诊断

       刚开始测试的时候发现了一个问题，如下描述：

                由于该程序修改自正点原子的源码，源码中系统时钟是预先定义好的，使用起来没有问题，但这里系统频率是调用库函数实现的，虽然具有通用信，但却存在问题。

                库函数中获取时钟频率的函数RCC_GetClocksFreq正确使用有一个条件，就是外部时钟25MHz

                我们看一看该 函数的部分说明：

                        HSE_VALUE is a constant defined in stm32f4xx.h file (default value

                        25 MHz), user has to ensure that HSE_VALUE is same as the real
                      frequency of the crystal used. Otherwise, this function may

                      have wrong result.

                意思就是外部晶振不为25MHz时算出的频率会出错。

                表现在该工程中就是延时的时间是标准时间的三倍左右，即25/8

        那么如何解决这个问题？很简单

            stm32f4xx.h做以下修改

                源代码：
123行：   #define HSE_VALUE    ((uint32_t)25000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */

改为： 123行：   #define HSE_VALUE    ((uint32_t)8000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */

                这里是指默认的外部高速时钟25Mhz，实际为8MHz，这里为了使库函数获取的时钟更准确

        修改后，测试基本符合。

工程源码：

Delay.h

/**

  ******************************************************************************

  * @file    Delay.h

  * @author  李航兵

  * @version V1.2

  * @date    18-June-2018

  * @brief   这个头文件包含了STM32F407ZGT6开发板的延时相关的函数. 

  ******************************************************************************

  * @attention

  * 官方库文件里有参考代码

  * 为保证延时系统的精准，要求系统主频率越高越好

  * 为保证延时系统的完整支持，系统主频率至少8MHz

  * 使用CM4系统定时器，中断优先级最低

  *

  * @更新说明

  * 支持us、ms级延时，且精度大大提高

  * 支持OS，基本不影响OS的使用（下个版本添加）

  *

  ******************************************************************************

  */

 

/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/

#ifndef __DELAY_H

#define __DELAY_H

 

 

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/

#include 'stm32f4xx_rcc.h'

#include 'core_cm4.h'

#include 'stm32f4xx_it.h'

#include 'misc.h'

 

 

 

/* Exported types ------------------------------------------------------------*/

/* Exported constants --------------------------------------------------------*/

/* Exported macro ------------------------------------------------------------*/

/* Exported functions ------------------------------------------------------- */

 

void Delay_Init(void); //延时系统初始化

void Delay_Us(u16 us); //微秒延时

void Delay_Ms(u16 ms); //毫秒延时

void Delay_Us_2(u32 us); //微秒延时，范围更大

 

 

 

 

#endif /* __DELAY_H */

/************************ (C) COPYRIGHT 李航兵 *****END OF FILE****/

Led.h


/**

  ******************************************************************************

  * @file    Led.h

  * @author  李航兵

  * @version V1.0

  * @date    14-June-2018

  * @brief   这个头文件包含了STM32F407ZGT6开发板的Led相关的函数. 

  ******************************************************************************

  * @attention

  *硬件连接：

  * Led1：PC0-VCC

  * Led1：PD3-VCC

  *

  ******************************************************************************

  */

 

/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/

#ifndef __LED_H

#define __LED_H

 

 

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/

#include 'stm32f4xx_gpio.h'

#include 'stm32f4xx_rcc.h'

 

 

/* Exported types ------------------------------------------------------------*/

/* Exported constants --------------------------------------------------------*/

/* Exported macro ------------------------------------------------------------*/

/* Exported functions ------------------------------------------------------- */

 

 

void Led_Init(void);              //Led初始化

void Led_On(u8 led);           //开灯

void Led_Off(u8 led);           //关灯

 

 

#endif /* __LED_H */

/************************ (C) COPYRIGHT 李航兵 *****END OF FILE****/

Delay.c


/**

  ******************************************************************************

  * @file    Delay.c

  * @author  李航兵

  * @version V1.2

  * @date    18-June-2018

  * @brief   这个文件包含以下函数用于操作STM32F407ZGT6开发板的延时功能

  *           + 延时系统初始化

  *           + 微秒延时

  *           + 毫秒延时

  *

  *  @verbatim

  *

  *

    ===========================================================================

                         ##### How to use this driver #####

    ===========================================================================

      [..]

      (#) 初始化延时系统，调用Delay_Init()

      (#) 延时

         (++) 毫秒: Delay_Ms()

         (++) 微秒: Delay_Init()

    @endverbatim

  ******************************************************************************

  * @attention

  * 官方库文件里有参考代码

  * 为保证延时系统的精准，要求系统主频率越高越好

  * 为保证延时系统的完整支持，系统主频率至少8MHz

  * 使用CM4系统定时器，中断优先级最低

  * 使用此文件后，禁止再修改SysTick计时器及其设置

  *

  *

  *

  *

  *

  *

  *

© COPYRIGHT 2018 李航兵

  * @更新说明

  * 支持us、ms级延时，且精度大大提高

  * 支持OS，基本不影响OS的使用（下个版本添加）

  *

  *

  *

  *

  *

  *

  ******************************************************************************

  */

  

  /* Includes ------------------------------------------------------------------*/

#include 'Delay.h'

 

 

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/

/* Private define ------------------------------------------------------------*/

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

 

 

u8 per_us; //每1us定时器节拍

u32 per_ms; //每1ms节拍，注意168MHz下值为168000，需要32位，移植自STM32F0，此处谨慎

 

 

 

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/

/* Private functions ---------------------------------------------------------*/

 

 

/**

  * @brief  延时系统初始化.

  * @param  None.

  * @retval None

  */

void Delay_Init()

{

RCC_ClocksTypeDef RCC_Clocks;

RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);

//这里有个问题，本想自动化获取时钟频率的，不料在该函数中有如下声明

/*

HSE_VALUE is a constant defined in stm32f4xx.h file (default value

  *                25 MHz), user has to ensure that HSE_VALUE is same as the real

  *                frequency of the crystal used. Otherwise, this function may

  *                have wrong result.

*/

//也就是后来测试时发现延时总是为输入的3倍左右

//后修改了库文件，可参看对应目录的readme文件获取修改记录

if(SysTick_Config(RCC_Clocks.HCLK_Frequency / 1000)) //1ms一次中断

while(1);

per_ms=SysTick->LOAD; //每1ms节拍,亦即重载值

per_us=per_ms/1000; //每1us定时器节拍

 

}

 

 

 

/**

  * @brief  微秒延时.

  * @param  延时的微秒数，约定范围1~390，“禁止其他值”.

  * @note   存在一定误差，主要是函数调用+部分计算.

  * @retval None

  */

void Delay_Us(u16 us) //微秒延时

{

u32 ticks_old=SysTick->VAL; //前一个计数值

u32 ticks_new; //后一个计数值

u16 ticks_sum=0; //已经经过的节拍

u16 ticks_delta=us*per_us; //需要经过的节拍

if(us>390) return; //计时不允许超过390us，超过390us请使用Delay_Us_2

while(1)

{

ticks_new=SysTick->VAL;

if(ticks_new!=ticks_old)

{

if(ticks_new

else ticks_sum+=per_ms-ticks_new+ticks_old;    

ticks_old=ticks_new;

if(ticks_sum>=ticks_delta)break; //时间超过/等于要延迟的时间,则退出.

}  

}

}

 

 

 

 

 

 

 

 

/**

  * @brief  毫秒延时.

  * @param  延时的毫秒数，约定范围1~25000，“禁止其他值”.

  * @note   存在一定误差，主要是函数调用+部分计算.

  * @retval None

  */

void Delay_Ms(u16 ms) //毫秒延时

{

u32 ticks_old=SysTick->VAL; //前一个计数值

u32 ticks_new; //后一个计数值

u32 ticks_sum=0; //已经经过的节拍

u32 ticks_delta=ms*per_ms; //需要经过的节拍

if(ms>25000) return; //计时不允许超过25000ms，超过25000ms请多次使用

while(1)

{

ticks_new=SysTick->VAL;

if(ticks_new!=ticks_old)

{

if(ticks_new

else ticks_sum+=per_ms-ticks_new+ticks_old;    

ticks_old=ticks_new;

if(ticks_sum>=ticks_delta)break; //时间超过/等于要延迟的时间,则退出.

}

}

}

 

 

 

 

/**

  * @brief  微秒延时，范围更大.

  * @param  延时的微秒数，约定范围1~25000000，“禁止其他值”.

  * @note   存在一定误差，主要是函数调用+部分计算.

  * @retval None

  */

void Delay_Us_2(u32 us) //微秒延时，范围更大

{

u32 ticks_old=SysTick->VAL; //前一个计数值

u32 ticks_new; //后一个计数值

u32 ticks_sum=0; //已经经过的节拍

u32 ticks_delta=us*per_us; //需要经过的节拍

if(us>25000000) return; //计时不允许超过25000000us

while(1)

{

ticks_new=SysTick->VAL;

if(ticks_new!=ticks_old)

{

if(ticks_new

else ticks_sum+=per_ms-ticks_new+ticks_old;    

ticks_old=ticks_new;

if(ticks_sum>=ticks_delta)break; //时间超过/等于要延迟的时间,则退出.

}  

}

}

 

 

 

/**

  * @brief  系统定时器中断.

  * @param  None.

  * @note   一般给OS用.

  * @retval None

  */

void SysTick_Handler(void) //系统定时器中断

{

}

 

 

Led.c


/**

  ******************************************************************************

  * @file    Led.c

  * @author  李航兵

  * @version V1.0

  * @date    14-June-2018

  * @brief   这个文档包含了Led功能相关的函数.

  ******************************************************************************

  * @brief   这个文件包含以下函数用于操作STM32F407ZGT6开发板的Led灯

  *           + 初始化Led

  *           + 开灯

  *           + 关灯

  *

  *  @verbatim

  *

  *

    ===========================================================================

                         ##### How to use this driver #####

    ===========================================================================

      [..]

      (#) 初始化Led，调用Led_Init()

      (#) 控制灯的亮灭

         (++) 开灯: Led_On

         (++) 关灯: Led_Off

    @endverbatim

  ******************************************************************************

  * @attention

  *

  *

© COPYRIGHT 2018 李航兵

  *硬件连接：

  * Led1：PC0-VCC

  * Led1：PD3-VCC

  *使用该文件后，PC0和PD3将会被占用

  *

  ******************************************************************************

  */

 

 

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/

#include 'Led.h'

 

 

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/

/* Private define ------------------------------------------------------------*/

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/

/* Private functions ---------------------------------------------------------*/

 

 

 

/**

  * @brief  Led初始化.

  * @note   PC0和PD3将会被占用

  * @note   调用此函数会开启GPIOC和启GPIOD时钟.    

  * @param  None

  * @retval None

  */

void Led_Init()              //Led初始化

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_Led;

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC,ENABLE);

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD,ENABLE);

GPIO_Led.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT;

GPIO_Led.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;

GPIO_Led.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;

GPIO_Led.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;

GPIO_Led.GPIO_Speed=GPIO_High_Speed;

GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_Led);

GPIO_Led.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3;

GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_Led);

Led_Off(1);

Led_Off(2);

}

 

 

 

 

/**

  * @brief  开灯.

  * @note   

  * @param  led：Led的编号，可取1、2

  * @retval None

  */

void Led_On(u8 led)           //开灯

{

    switch(led)

    {

    case 1:

  GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_0);

break;

    case 2:

  GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_3);

break;

    }

}

 

 

 

/**

  * @brief  关灯.

  * @note   

  * @param  led：Led的编号，可取1、2

  * @retval None

  */

void Led_Off(u8 led)           //关灯

{

  switch(led)

    {

    case 1:

  GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_0);

break;

    case 2:

  GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_3);

break;

    }

}

 

 

/************************ (C) COPYRIGHT 李航兵 *****END OF FILE****/

Delay_Test.c


 

 

#include 'Delay.h'

#include 'Led.h'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

void main()

{

int i;

Led_Init();

Delay_Init();

while(1)

{

Led_On(1);

for(i=0;i<1000;i++)

Delay_Us(300);

Led_Off(1);

Delay_Ms(1000);

Led_On(2);

Delay_Us_2(1000000);

Led_Off(2);

Delay_Ms(1000);

}

}

 

 

 

//void main()

//{

// int i;

// Led_Init();

// Delay_Init();

// while(1)

// {

// Led_Off(1);

// for(i=0;i<1000;i++)

// {

// Delay_Us(300);

// Delay_Us(300);

// Delay_Us(300);

// Delay_Us(100);

// }

// Led_On(1);

//

// for(i=0;i<1000;i++)

// {

// Delay_Us(300);

// Delay_Us(300);

// Delay_Us(300);

// Delay_Us(100);

// }

// }

//}

 

 

 

 

 

//void main()

//{

// int i;

// Led_Init();

// Delay_Init();

// while(1)

// {

// Led_Off(1);

// Delay_Ms(1000);

// Led_On(1);

//

// Delay_Ms(1000);

// }

//}

stm32f4xx.h

    这里修改的地方前面已经说明

结果分析


        经过测试，延时1s的时间基本准确



进入单片机查看更多内容>>
STM32F407ZGT6 Systic 定时器 延时

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