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STM32延时函数的四大实用方法

见解分享

导言

STM32单片机以其卓越的性能和广泛的应用而备受推崇。在嵌入式系统开发中，延时函数是不可或缺的组件，可用于精确控制程序执行的节奏。本文深入探讨STM32延时函数的四种常用方法，深入阐述其原理、优缺点，并提供示例代码，为嵌入式开发者提供全面且实用的指南。

1. 循环计数延时法

这种方法是延时函数的传统实现方式，它通过执行一个紧凑的循环，并计数循环次数来实现延时。循环体越小，延时精度越高。然而，它需要消耗大量的CPU资源，并且延时精度受编译器优化水平的影响。

void delay_us(uint32_t us) {
  for (uint32_t i = 0; i < us * CYCLES_PER_US; i++) {
    // 空循环
  }
}

2. SysTick延时法

SysTick定时器是STM32内核中的一个内置定时器，可提供精确的微秒级延时。它通过配置SysTick重新加载值并等待其倒计时完成来实现延时。这种方法开销较小，精度高，但仅限于微秒级延时。

void delay_us(uint32_t us) {
  SysTick->LOAD = us * SYSTICK_CLK_US;
  SysTick->VAL = 0;
  SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
  while ((SysTick->CTRL & SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk) == 0) {}
  SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

3. HAL库延时法

STM32 HAL（硬件抽象层）库提供了一个易于使用的延时函数HAL_Delay()。它通过调用底层硬件定时器来实现延时，从而简化了延迟实现，并减少了对寄存器级操作的需求。

void delay_ms(uint32_t ms) {
  HAL_Delay(ms);
}

4. DMA传输延时法

这种方法利用DMA（直接内存访问）控制器将一个内存区域中的字节传输到另一个内存区域。通过配置DMA传输长度和传输速率，可以实现精确的延时。它不消耗CPU资源，但实现复杂度较高，并且需要在DMA控制器上占用通道。

void delay_ms(uint32_t ms) {
  uint32_t *src, *dst;
  DMA_InitTypeDef dma_init;

  // 初始化DMA控制器
  __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
  dma_init.DMA_Channel = DMA_CHANNEL_1;
  dma_init.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)src;
  dma_init.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)dst;
  dma_init.DMA_DIR = DMA_MEMORY_TO_MEMORY;
  dma_init.DMA_BufferSize = 1;
  dma_init.DMA_PeripheralInc = DMA_PINC_ENABLE;
  dma_init.DMA_MemoryInc = DMA_MINC_ENABLE;
  dma_init.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
  dma_init.DMA_MemoryDataSize = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
  dma_init.DMA_Mode = DMA_NORMAL;
  dma_init.DMA_Priority = DMA_PRIORITY_LOW;
  dma_init.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;
  HAL_DMA_Init(&hdma_channel1, &dma_init);

  // 启动DMA传输并等待完成
  HAL_DMA_Start_IT(&hdma_channel1, (uint32_t)src, (uint32_t)dst, 1);
  while (HAL_DMA_GetState(&hdma_channel1) != HAL_DMA_STATE_READY) {}
}

结论

以上四种STM32延时函数各有优劣，开发者可以根据具体应用场景选择最合适的方案。循环计数法简单易用，但效率较低；SysTick定时器精度高，开销较小，但仅限于微秒级延时；HAL库延时函数易于使用，但可能会增加代码尺寸；DMA传输法效率高，但实现复杂度较高。希望本文能为开发者提供有价值的指导，助力其构建高效、精准的嵌入式系统。