单片机硬件和软件延时是啥意思？

Posted 2023-01-12 strongerHuang

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作者 | strongerHuang

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前不久有个读者在问关于延时的问题，大概就是问：软件延时和硬件延时是啥意思？做项目时他俩有什么区别？

今天就来讲讲关于硬件延时和软件延时的内容，以及它们的区别。

硬件和软件延时

延时的种类很多，先给大家普及一下延时相关概念和分类。

1.硬件延时

指利用具有计数功能的硬件进行延时。

比如：定时器（Timer）、 实时时钟（RTC）、 系统滴答定时器（SysTick）等具有计数功能的硬件。

2.软件延时

相对硬件延时而言，软件延时就是写一段软件代码，通过消耗CPU时间进行延时。

比如软件延时函数：

void Delay(uint32_t Cnt)

  uint32_t i;


  while(Cnt--)
  
    for(i=0; i<0x80000; i++);
  

阻塞和非阻塞延时

实际应用中，延时分阻塞和非阻塞延时。

1.阻塞延时

指CPU一直停留阻塞，不去做其它事情，直到延时结束结束。

像上面那个软件延时（Delay）就是一个典型的阻塞延时，一直消耗CPU，直到延时结束。

2.非阻塞延时

指在延时期间，没有阻塞CPU，也就是说CPU在延时期间可以执行其它代码。

比如：利用定时器中断延时，只需要开启定时器，在中断（计数）到来之前，CPU可以执行其它代码。

3.额外举例

a.利用定时器也能实现阻塞延时，比如STM32的HAL自带的阻塞延时：

__weak void HAL_Delay(uint32_t Delay)

  uint32_t tickstart = HAL_GetTick();
  uint32_t wait = Delay;


  /* Add a freq to guarantee minimum wait */
  if (wait < HAL_MAX_DELAY)
  
    wait += (uint32_t)(uwTickFreq);
  


  while ((HAL_GetTick() - tickstart) < wait)
  
  

b.利用RTOS自带的系统延时实现非阻塞延时，这个实现原理实际是利用了硬件延时（系统滴答定时器）。

当然，这个延时的原理（延时函数代码）相对比较复杂，对于普通用户只需要知道如何调用以及简单原理即可，感兴趣的老铁可以自行研究一下。

通常在一些RTOS的（Demo）例子的任务中都有系统延时，比如ucos非阻塞延时：

OSTimeDly(10);

再比如FreeRTOS非阻塞延时：

vTaskDelay(10);

关于RTOS的延时，这里额外拓展一下关于RTOS中的相对延时和绝对延时的内容，请移步至文章《RTOS中相对延时和绝对延时的区别》

硬件和软件延时区别

通过以上分析，其实不难得出，硬件延时相对软件延时更普遍。

1.软件相对硬件延时精度更差；

2.软件延时为阻塞延时，硬件延时可阻塞，也可非阻赛延时；

3.硬件延时应用更灵活、更广泛；

......

实际应用中，硬件延时、非阻塞延时相对更普遍。

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