STM32 不占用定时器（包括SysTick）实现精确延时(巧用DWT)

Posted 2021-02-16 libra13179

    /**
      ******************************************************************
      * file    core_delay.c
      * author  fire
      * version V1.0
      * date 2018-xx-xx
      * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]   使用内核寄存器精确延时
      ******************************************************************
      * @attention
      *
      * 实验平台:野火 STM32开发板  
      * 论坛    :http://www.firebbs.cn
      * 淘宝    :https://fire-stm32.taobao.com
      *
      ******************************************************************
      */
      
    #include "./delay/core_delay.h"   

    /*
    **********************************************************************
    *         时间戳相关寄存器定义
    **********************************************************************
    */
    /*
    在Cortex-M里面有一个外设叫DWT(Data Watchpoint and Trace)，
    该外设有一个32位的寄存器叫CYCCNT，它是一个向上的计数器，
    记录的是内核时钟运行的个数，最长能记录的时间为：
    10.74s=2的32次方/400000000
    (假设内核频率为400M，内核跳一次的时间大概为1/400M=2.5ns)
    当CYCCNT溢出之后，会清0重新开始向上计数。
    使能CYCCNT计数的操作步骤：
    1、先使能DWT外设，这个由另外内核调试寄存器DEMCR的位24控制，写1使能
    2、使能CYCCNT寄存器之前，先清0
    3、使能CYCCNT寄存器，这个由DWT_CTRL(代码上宏定义为DWT_CR)的位0控制，写1使能
    */

 

    #define  DWT_CR      *(__IO uint32_t *)0xE0001000 //< 0xE0001000 DWT_CTRL RW The Debug Watchpoint and Trace (DWT) unit

    #define  DWT_CYCCNT  *(__IO uint32_t *)0xE0001004 //< 0xE0001004 DWT_CYCCNT RW Cycle Count register, 

    #define  DEM_CR      *(__IO uint32_t *)0xE000EDFC //< 0xE000EDFC DEMCR RW Debug Exception and Monitor Control Register.


    #define  DEM_CR_TRCENA                   (1 << 24)  //DEMCR的DWT使能位

    #define  DWT_CR_CYCCNTENA                (1 <<  0)  //DWT的SYCCNT使能位

    /**
      * @brief  初始化时间戳
      * @param  无
      * @retval 无
      * [url=home.php?mod=space&uid=536309]@NOTE[/url]   使用延时函数前，必须调用本函数
      */
    HAL_StatusTypeDef HAL_InitTick(uint32_t TickPriority)
    {
        /* 使能DWT外设 */
        DEM_CR |= (uint32_t)DEM_CR_TRCENA;               

        /* DWT CYCCNT寄存器计数清0 */
        DWT_CYCCNT = (uint32_t)0u;

        /* 使能Cortex-M DWT CYCCNT寄存器 */
        DWT_CR |= (uint32_t)DWT_CR_CYCCNTENA;
      
        return HAL_OK;
    }

    /**
      * @brief  读取当前时间戳
      * @param  无
      * @retval 当前时间戳，即DWT_CYCCNT寄存器的值
      */
    uint32_t CPU_TS_TmrRd(void)
    {        
      return ((uint32_t)DWT_CYCCNT);
    }

    /**
      * @brief  读取当前时间戳
      * @param  无
      * @retval 当前时间戳，即DWT_CYCCNT寄存器的值
      */
    uint32_t HAL_GetTick(void)
    {        
      return ((uint32_t)DWT_CYCCNT/SysClockFreq*1000);
    }


    /**
      * @brief  采用CPU的内部计数实现精确延时，32位计数器
      * @param  us : 延迟长度，单位1 us
      * @retval 无
      * [url=home.php?mod=space&uid=536309]@NOTE[/url]   使用本函数前必须先调用CPU_TS_TmrInit函数使能计数器，
                或使能宏CPU_TS_INIT_IN_DELAY_FUNCTION
                最大延时值为8秒，即8*1000*1000
      */
    void CPU_TS_Tmr_Delay_US(uint32_t us)
    {
      uint32_t ticks;
      uint32_t told,tnow,tcnt=0;

      /* 在函数内部初始化时间戳寄存器， */  
    #if (CPU_TS_INIT_IN_DELAY_FUNCTION)  
      /* 初始化时间戳并清零 */
      HAL_InitTick(5);
    #endif
      
      ticks = us * (GET_CPU_ClkFreq() / 1000000);  /* 需要的节拍数 */      
      tcnt = 0;
      told = (uint32_t)CPU_TS_TmrRd();         /* 刚进入时的计数器值 */

      while(1)
      {
        tnow = (uint32_t)CPU_TS_TmrRd();  
        if(tnow != told)
        {
            /* 32位计数器是递增计数器 */   
          if(tnow > told)
          {
            tcnt += tnow - told;  
          }
          /* 重新装载 */
          else
          {
            tcnt += UINT32_MAX - told + tnow;
          }
          
          told = tnow;

          /*时间超过/等于要延迟的时间,则退出 */
          if(tcnt >= ticks)break;
        }  
      }
    }

    /*********************************************END OF FILE**********************/

    #ifndef __CORE_DELAY_H
    #define __CORE_DELAY_H

    #include "stm32h7xx.h"

    /* 获取内核时钟频率 */
    #define GET_CPU_ClkFreq()       HAL_RCC_GetSysClockFreq()
    #define SysClockFreq            (218000000)
    /* 为方便使用，在延时函数内部调用CPU_TS_TmrInit函数初始化时间戳寄存器，
       这样每次调用函数都会初始化一遍。
       把本宏值设置为0，然后在main函数刚运行时调用CPU_TS_TmrInit可避免每次都初始化 */  

    #define CPU_TS_INIT_IN_DELAY_FUNCTION   0  


    /*******************************************************************************
    * 函数声明
    ******************************************************************************/
    uint32_t CPU_TS_TmrRd(void);
    HAL_StatusTypeDef HAL_InitTick(uint32_t TickPriority);

    //使用以下函数前必须先调用CPU_TS_TmrInit函数使能计数器，或使能宏CPU_TS_INIT_IN_DELAY_FUNCTION
    //最大延时值为8秒
    void CPU_TS_Tmr_Delay_US(uint32_t us);
    #define HAL_Delay(ms)     CPU_TS_Tmr_Delay_US(ms*1000)
    #define CPU_TS_Tmr_Delay_S(s)       CPU_TS_Tmr_Delay_MS(s*1000)


    #endif /* __CORE_DELAY_H */

 

上面代码的核心是:采用Cortex-M3/4内核中的跟踪组件DWT的时钟周期计数CYCCNT实现

参考链接

http://www.firebbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=19059&fromuid=1

https://blog.csdn.net/linux_liulu/article/details/44998581