STM下纯软件实现精确定时

cqzww

不用定时器得到精确定时

先上测试代码（普通版）

#include "stm32f10x.h"
#include "core_cm3.h"

__asm int Dellayus(u32 usec)
{
     ALIGN
     USH.W {r1}  //2时钟周期
     MOV r1,#18  //1时钟周期
     MUL r0,r1  //1时钟周期
     SUB r0,#3  //1时钟周期
loop
     SUBS r0,#1   //1时钟周期
     BNE loop   //如果跳转则为3个周期，不跳则只有1个周期
     OP {r1}   //2时钟周期
     BX lr    //3个时钟周期
                  //总共所用周期为(usec*4)-4,此处减4主要用于抵消调用此函数的消耗时钟周期（传参1时钟，BLX跳转3时钟）
}

int main(void)
{
     while(1)
     {
          //运行到此处时32.93us，第1379时钟周期
          Dellayus(100);
          //运行到此处时132.93us，第8579时钟周期，运行上条指令共花8579-1379=7200时钟周期
          //因系统时钟为72MHz，所以每72时钟周期所花时间为1微妙，上条指令所花时间
          //等于7200 ÷ 72 = 100微妙，延时完全准确
          Dellayus(100);
          //运行到此处时232.93us，第15779时钟周期，同样验证上面的结论
     }
}


调试：

第一个100微妙延时函数运行前

第一个100微妙延时函数运行后

所花系统时钟周期8579-1379=7200个系统时钟，时间精确为0.00013293-0.0003293=0.0001秒，
也就是100微秒。延时函数通过软件模拟以及硬件调试同样精确，如果延时参数大于255微秒，调用
时会多耗两个时钟周期（0.028微秒）用于从代码段加载常数。可以修改代码修正误差。最大定时不能
超过（2³²-1） ÷  18 ≈ 238.6秒。

以上方法可以节约系统定时器资源，避免和其他代码争用定时器。通常用于微秒級延时。

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版主的建议非常好，是该增加时钟参数以适应不同的时钟频率，改了一下代码，目前软件仿真测试没问题，等晚上再用JLink
测试一下（理论上应该没问题，已经考虑了闪存预取优化）。

#include "stm32f10x.h"
#include "core_cm3.h"

__asm void Dellayus(u32 usec,u8 freq)  //freq参数为系统时钟频率（SYSCLK），单位MHz，且必须能被4整除，且必须大    于等于16,常用的
{           //有24,36,48,56,72，如果一定要使用8MHz则必须满足延时时间大于2微秒，但freq一定不要
           //小于8MHz，否则函数将出现混乱。条件为 ((usec >= 1) && (freq >=16)) ||  ((usec >= 2) && (freq >= 8))
 ALIGN
 LSR r1,r1,#2  //1时钟周期，除以单次循环所用的时钟数（4个）即得到延时1微妙所需的循环数
 MUL r0,r1  //1时钟周期
 SUB r0,#3  //1时钟周期
 NOP    //用于匹配延时周期以及使loop循环处指令在8字节边界对齐，提高精度（因为指令预取单元一次预取8字节指令）
 NOP    //所以循环时都不用再从闪存内取指令，避免闪存延时影响延时精度
loop
 SUBS r0,#1   //1时钟周期
 BNE loop   //延时循环，每次4个时钟周期，最后一次只需两个时钟周期（如果跳转则为3个周期，不跳则只有1个周期）
 NOP
 BX lr    //3个时钟周期
      //本函数内总共所用周期为usec*(freq/4)-2 +9,调用此函数的消耗5个时钟周期（传参2时钟，BLX跳转3时钟）
}      //函数最低耗时11个时钟周期，上面usec*(freq/4) - 2为循环代码的耗时(此处减2是因为最后一次循环BNE没有跳转，只消耗1个时钟比跳转的3个时钟节约2个所以减去2才是最终循环的耗时)，9就是其它代码的耗时

//比如频率为8MHz时延时2微秒所需延时周期数为2*8=16个时钟，将值带入上面的公式即为 2 * （8 / 4） - 2 + 9 =11            即为函数体耗时，再加上5个周期的调用开销最终消耗16个时钟周期，同时这也是最低延时周期数。

int main(void)
{
 while(1)
 {
  //运行到此处时32.93us，第1379时钟周期
  Dellayus(100,72);
  //运行到此处时132.93us，第8579时钟周期，运行上条指令共花8579-1379=7200时钟周期
  //因系统时钟为72MHz，所以每72时钟周期所花时间为1微妙，上条指令所花时间
  //等于7200 ÷ 72 = 100微妙，延时完全准确
  Dellayus(100,72);
  //运行到此处时232.93us，第15779时钟周期，同样验证上面的结论
 }
}

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示例代码见附件

正点原子

顶,花了不少功夫!
不过在不同时钟条件下,应该就又要修改代码了吧?
比如36M?8M?
所以 建议加入一个时钟参数,这样比较通用一点.

杨遥

学习了，不错。楼主图标左边可以看时间，平时都没有注意，谢啦

李牧林

不错，添加进来，多个延时程序

xiaoyan

谢谢楼主!,我软件测试延时的时候并没有出现当参数大于255微妙的时候会多消耗2个时钟周期的情况，一样很准啊。还有我用JTAG仿真SW模式，单步，那个SEC没有变化，不知道是怎么回事。还有一个问题：为什么返回值要用int 不太懂汇编

cqzww

回复【5楼】xiaoyan:
--------------------------回复【5楼】xiaoyan:
---------------------------------
需要将JTAG设为JTAG模式才能读出SEC值，另外返回值用int 当时主要是想以后增加函数功能

cqzww

回复【2楼】正点原子:
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这个建议非常好，马上上个增强版

正点原子

所以是酷贴。。。

aa2206

呵呵,还不如用C的

/*--------------------------------------------------------------------------------
* 
* 延时函数
* input: t 延时 t*10us
* 例:延时100us
*    Delay_us(10)
*--------------------------------------------------------------------------------*/
void Delay_us(unsigned int t)
{
        int i;

         for(i=0; i<144*t; i++){
                    ;
          }
}

比上面汇编的要准: 同时1000个循环,
                          汇编用时为:       100.844ms
                          C及时:              100.139ms 

正点原子

回复【9楼】aa2206:
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搞个-O2优化试试,还准不准.
另外换个时钟频率试试,还准不准?

aa2206

//加个编译项就行了. 

/*-------------------------------------------------------------------------------- 

*  

* 延时函数 

* input: t 延时 t*10us 

* 例:延时100us 

*    Delay_us(10) 

*--------------------------------------------------------------------------------*/ 

#define OSC     (8)                                 //定义为8M  

#define OSC_D   ((OSC*144)/8) 

#pragma O3 

void Delay_us(unsigned int t) 

{ 

        

        int i; 

         for(i=0; i<OSC_D*t; i++){ 

                    ; 

          } 

}

//测试

//运行时间为100.014ms

/*--------------------------------------------------------------------------------

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

* Delay_us(10);

* }

*--------------------------------------------------------------------------------*/

呵呵,纯为游戏之作.在这种CPU,延时最好是用原子的方法了.

 

supertyc01

谢谢 楼主~学习了!!

marklzj

用原子的战舰开发板测试，用楼主这种方法，得到的延时总理理论时间的1.5倍，比如要延迟1秒，实际总是1.5秒。
怀疑CPU运行在48M，但是我设置的的确是72M，是不是哪里设置有问题？

ofourme

要完全精确的话还得提前关掉中断哦……


不过一般也不需要这么精确的延时，献上我的，不占用定时器资源哦：

#define RT_TICK_PER_SECOND 100

void hw_tsc_init() // TSC-timestamp counter
{
unsigned int cnts;

cnts = (unsigned int)9000000 / RT_TICK_PER_SECOND;

SysTick->CTRL&=0xfffffffb;//bit2清空,选择外部时钟，也即HCLK/8
SysTick->LOAD=cnts-1;
SysTick->VAL = 0; // write to clean
SysTick->CTRL=0x01 ;          //开始倒数   不产生中断
}

void hw_tick_start()
{
unsigned int cnts;

cnts = (unsigned int)9000000 / RT_TICK_PER_SECOND;

SysTick->CTRL&=0xfffffffb;//bit2清空,选择外部时钟，也即HCLK/8
SysTick->LOAD=cnts-1;
SysTick->CTRL=0x01 ;          //开始倒数   不产生中断

SysTick->CTRL = 0x03; // 启动systick并产生中断
}


void hw_delay_us(unsigned int us)
{
unsigned int start ,target,cur;

while(us > 500)    // 防止us超过systick周期。（假设systick周期超过500us）
{
hw_delay_us(500);
us -= 500;
}

start = SysTick->VAL;
target = (start-us*9);

if(start<target) // 溢出，调整target的值
{
target += (9000000 / RT_TICK_PER_SECOND);
do
{
cur = SysTick->VAL;
}while(cur<=start || cur>target);  // target不能等于start，否则死循环。也即us不能等于systick周期
}
else   // target <= start
{
do
{
cur = SysTick->VAL;
}while(target<cur&&cur><=start);   // 假设target为一个很小的值，则cur有可能在循环周期内溢出而大于target，故须加上cur<=start的条件
}
}

void hw_delay_ms(unsigned int ms)
{
while(ms--)
{
hw_delay_us(500);
hw_delay_us(500);
}
}

marklzj

这种纯软件实现当然不可坑百分之百精准，但是在我的试验板上偏差50%有点不正常。

marklzj

原子兄，帮忙看看啊，直接用你光盘中的例程试的，时钟那块应该没问题吧

正点原子

我不用软件延时的...
我一直用systick延时。

谷子木

回复【楼主位】cqzww:
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终于找到该贴了   GO.OD

Tardis

楼主给力，不过不推荐用楼主这种笨办法，楼主大可以移植ucos，移植成功后，你想定多久有多久，要多精确有多精确。
同时，我觉得用定时器实现精确延时比这个方法靠谱得多。

cqzww

回复【19楼】Tardis:
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ucos的定时是以系统时基为单位的，比如OS_CFG_TICK_RATE_HZ设为100时就只能精确到10ms，也就是说高于10ms并且步进为10ms（50ms，500ms能较精确，但55ms就不精确了）可以比较精确定时，那我说延时10us如何用ucos的定时器定时呢？

Tardis

回复【20楼】cqzww:
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你可以增大ucos的时钟节拍数，然后用OSTimeTick()来实现定时

lura2

STM32的定时器多的是，基本都用不完吧

LOVE_FYD

请教一下IAR中怎么写楼主这个汇编函数呢。。？

yao_2001

本人经历:软件再好,晶振不准也是白搭.

s614857575

回复【24楼】yao_2001:
---------------------------------
说到点子上了

KC_CEC

还是建议用定时器延时，毕竟stm32资源很多的

kingchunhai

谢谢楼主
不过，我测试了下，可能有点BUG，或者是我没理解对，我调用Dellayus(u32 usec,u8 freq) 函数，使用8m晶振，倍频到72m时，参数传1,72时并不是1US，传 1,48时才是1US ，是有什么不对的地方么？

z1234zz

mark , 谢谢

caosix

回复【20楼】cqzww:
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说得 很 有道理。。操作系统的 定时 ，是给任务 驱动用的，

不可能做得太小。。。

zhanghocumt

换了一个型号的mcu，stm32L152VBT6，定时不正确了，是不是因为不同MCU的原因？我不懂32的汇编

aleda303

http://www.openedv.com/posts/list/18279.htm
试试这个

jiaozhu

楼主的汇编用的不错     我有个问题想问下    你这个汇编语言每个指令消耗的周期数在哪看到的   我怎么没找到相应的资料    用STC   51的时候是有介绍每个指令的周期 数         

yutianxiang618

jiaozhu 发表于 2016-1-14 12:33
楼主的汇编用的不错     我有个问题想问下    你这个汇编语言每个指令消耗的周期数在哪看到的   我怎么没找 ...

我也想问这个问题，好像可以看keil仿真时左边的states数，不知道对不对。
主要是同一指令不通用法周期也不一样，求教育~~

jiaozhu

yao_2001 发表于 2013-9-29 16:16
本人经历:软件再好,晶振不准也是白搭.

总结的好啊

jiaozhu

楼主的这个程序我用板子测了一下   不知道怎么回事  差距较大   100us的延迟  实际在150us左右     我用原子哥的延迟程序   基本都是相差在1.几us的差距    1us 和100ms的时候都是这个差距   

jiaozhu

yutianxiang618 发表于 2016-1-14 20:35
我也想问这个问题，好像可以看keil仿真时左边的states数，不知道对不对。
主要是同一指令不通用法周期也 ...

这个states应该不对吧    我在仿真的时候看  sec的尾数的数字跟states的相同  

yutianxiang618

jiaozhu 发表于 2016-1-14 21:06
这个states应该不对吧    我在仿真的时候看  sec的尾数的数字跟states的相同

哦哦 ，求知道的教育教育啊

whjambo

我在IAR里面仿真发现 BNE 和 BEQ 执行跳转的时间        CM3、4 、7 是4个周期               
CM0是1个周期
似乎并不是楼主测得的 3个周期

操作系统

不用这种"死等"延时函数的飘过.

带我足够强大

延时mark

南有乔木

当初也想到用软件周期定时了，但也是想到为止，佩服楼主，值得学习~

274632473

好贴！顶起，想到用nop但是还是不能确定需要多少个nop，就找到楼主这篇文章了！

way2888

把时间和精力花在这儿不值得，现在的单片机定时器多到用不完，怎么也能腾一个出来，即使以后改系统时钟不不影响

way2888

这种延时考虑到中断了吗？如果延时时间长一点是不是要关中断？如果是的话，真是生不如死

yc21

学习了，不错。佩服楼主