讨论：HAL库的HAL_Delay函数bug问题

原子哥 · 发表于 2016-5-25 12:28:23

STM32的HAL库提供了一个HAL_Delay函数，使用Systick中断来实现，实现过程如下：

1.首先是一个Systick中断配置函数SysTick_Config，该函数实现的是Systick中断每隔ticks中断一次。。。。。
[mw_shl_code=c,true]__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
  if ((ticks - 1UL) > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)
  {
return (1UL);                                                 /* Reload value impossible */
  }

  SysTick->LOAD  = (uint32_t)(ticks - 1UL);                      /* set reload register */
  NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL); /* set Priority for Systick Interrupt */
  SysTick->VAL = 0UL;                                           /* Load the SysTick Counter Value */
  SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
               SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |
               SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                      /* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */
  return (0UL);                                                    /* Function successful */
}[/mw_shl_code]

2.其次依次是：HAL_SYSTICK_Config函数和HAL_InitTick函数。。。。
HAL_InitTick函数调用之后，实际上就是配置每隔1ms中断一次，最终调用的是SysTick_Config函数进行配置。而这个函数是在HAL_Init函数中调用，在系统初始化之后会调用。

[mw_shl_code=c,true]uint32_t HAL_SYSTICK_Config(uint32_t TicksNumb)
{
return SysTick_Config(TicksNumb);
}

__weak HAL_StatusTypeDef HAL_InitTick(uint32_t TickPriority)
{
  /*Configure the SysTick to have interrupt in 1ms time basis*/
  HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000);

  /*Configure the SysTick IRQ priority */
  HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, TickPriority ,0);

  /* Return function status */
  return HAL_OK;
}[/mw_shl_code]

3.经过前面2步骤，开启了Systick定时器，每隔1ms中断一次。。。
而中断服务函数和相关逻辑函数是这样的：
[mw_shl_code=c,true]void SysTick_Handler(void)
{
  HAL_IncTick();
}

static __IO uint32_t uwTick;

__weak void HAL_IncTick(void)
{
  uwTick++;
}

__weak uint32_t HAL_GetTick(void)
{
  return uwTick;
}[/mw_shl_code]
定义了一个32位的全局变量uwTick，每次中断（1ms)，变量uwTick增加1.。。。

4.最后HAL_Delay函数是这样的：
[mw_shl_code=c,true]__weak void HAL_Delay(__IO uint32_t Delay)
{
  uint32_t tickstart = 0;
  tickstart = HAL_GetTick();
  while((HAL_GetTick() - tickstart) < Delay)
  {
  }
}[/mw_shl_code]

通过HAL_GetTick();函数获取此时uwTick的值赋给tickstart，然后使用while循环不断调用HAL_GetTick() 函数获取当前uwTick值减掉tickstart，差值就是定时的ms数。。。

问题来了，如果32位的uwTick越界了怎么办？ 32位uwTick的值，每1ms增加1，最大只有几十天就越界了。。。。
例如，如果还有1s就越界，如果此时此刻，我们调用HAL_Delay延时10s，那么肯定就乱套了。。。。
ST不应该会犯如此大的错误吧？不知道是我看少了，还是确实是一个Bug，大家讨论一下。。。。

xkwy · 发表于 2016-5-25 12:28:24

本帖最后由 xkwy 于 2016-5-25 13:56 编辑

这不是bug，程序没有问题

用减法是不会出错的，能回避这个问题。

接楼上的说法，0-4294967290的结果并不是-4294967290，而是6！

因为这是在32bit环境下，-4294967290是一个至少33bit的数据，只会截取低32位

（如图，只看bit[31:0]会有什么神奇的现象？）

所以这里写成：

while((HAL_GetTick() - tickstart) < Delay)

是有讲究的

倘若写成：

while(HAL_GetTick() < (tickstart+Delay))

就会出严重问题

原子哥 · 发表于 2016-5-25 12:29:47

@八度空间

lvehe · 发表于 2016-5-25 12:54:35

本帖最后由 lvehe 于 2016-5-25 13:17 编辑

不是BUG，简单的写了个程序验证，模拟即将越界时的情况。打印情况如下：
0, 4294967291
1, 4294967292
2, 4294967293
3, 4294967294
4, 4294967295
5, 0
6, 1
7, 2
8, 3
9, 4
退出循环

[mw_shl_code=c,true]
uint32_t uwTick, tickstart, tmp;
void delay(uint32_t ms)
{
tickstart = 4294967296 - 5;
uwTick = tickstart;
while ((tmp = (uwTick - tickstart)) < ms)
{
printf("%u, %u\r\n", tmp, uwTick);
uwTick++;
}
}
int main(void)
{
delay(10);
getchar();
}[/mw_shl_code]

八度空间 · 发表于 2016-5-25 13:03:32

本帖最后由八度空间于 2016-5-25 13:08 编辑

openedvadmin 发表于 2016-5-25 12:29
@八度空间

看这个函数
__weak void HAL_Delay(__IO uint32_t Delay)
{
  uint32_t tickstart = 0;
  tickstart = HAL_GetTick();
  while((HAL_GetTick() - tickstart) < Delay)
  {
  }
}
先获取上次的值，要减去上次的值，这样延时是对的，关于溢出，在32溢出后从0开始的，将战舰V3的跑马灯上面做实验，代码如下

上述代码没做溢出处理，串口打印的结果是

溢出后从0开始，那么问题来了，打个比方说uwTick当前的值是4294967290，我要延时10ms，就是说uwTick这边变量还有5ms就溢出了，溢出后从0开始重新计数，HAL_GetTick() - tickstart这计算就成了-4294967290了，结果还是小于Delay，等待再次加到10的时候才退出循环，这样就变长了

看到前面面有一个__weak在修饰，有人这么解释http://blog.csdn.net/kissmonx/article/details/21622187
还是有点不懂什么意思，大家可以研究一下

xkwy · 发表于 2016-5-25 14:00:19

八度空间发表于 2016-5-25 13:03
看这个函数
__weak void HAL_Delay(__IO uint32_t Delay)
{

在8位环境下，

1-255的结果不是想象中的-254，而是2

原子哥 · 发表于 2016-5-25 15:58:11

xkwy 发表于 2016-5-25 05:51
这不是bug，程序没有问题

用减法是不会出错的，能回避这个问题。

YES，你回答得非常对。。。稍微深入研究一下代码就可以了。。。

没有问题。

yyx112358 · 发表于 2016-5-25 18:11:35

八度空间发表于 2016-5-25 13:03
看这个函数
__weak void HAL_Delay(__IO uint32_t Delay)
{

__weak的意思大概就是存在感弱，可以被替代吧
比如HAL中定义了__weak void HAL_Delay()，这时如果用户在别的地方又定义了另外一个void HAL_Delay()函数，这时编译器就忽视__weak void HAL_Delay()而以用户定义的void HAL_Delay()为准