野火和正点原子的滴答定时器部分的延时函数我都看了，感觉对新手都及其不友好。所以我使用海创电子（教的是标准库的内容，但是真的真的讲得棒！）的滴答定时器部分代码作为讲解。

本次实验利用SysTick精准延时，实现软件PWM。需要准备一个LED灯（这个可能不太直观），或者一个示波器（这个精准一些）。

滴答定时器的功能

（1）滴答定时器可用于操作系统产生时基，维持操作系统的心跳。一般操作系统都需要一个时基，进行任务的调度、同步等功能实现。（这个了解即可，不知道没关系）

（2）滴答定时器常用于计数。比如进行微妙、毫秒延时。（这个才是重点）

注意：

（1）这一篇不需要使用到STM32CubeMX，我们是直接对寄存器进行操作！

（2）想了解底层实现的可以看详细说明，只想要延时函数的可以直接复制代码就走。

（3）因为我们都是裸机开发，所以关于操作系统部分的内容没有。需要操作系统部分的延时程序，可自行去野火或者正点原子的官方例程中复制。

（4）标准库和HAL库代码基本一样，就只要那个需要分频的函数部分需要更改，以及头文件需要更改。

（5）在裸机开发中，一般都使用滴答定时器作为精准延时函数。所以我就只讲精准延时部分。

模块化思想

什么叫做模块化

因为可能有人是根据我的博客来学习的，没有模块化的思想，甚至不知道什么叫做模块化。

（1）什么是模块化？

比如我们下载一个工程文件，里面会有很多.c文件（这些.c放在对应的文件夹下面了），只有一个main.c文件，如下。像key文件夹，lcd文件夹下面存储的这些.c文件就是模块。

（2）这样模块化了有什么用呢？

我们都是从学习C语言开始的。像我们使用printf打印字符，scanf获取键盘上的字符。printf和scanf函数就是存放在stdio.h这个头文件下。

当我们有了stdio这个模块之后，我们就不需要重新写printf和scanf函数的实现了。直接引用文件，就可以使用了。

现在我们所说的模块化亦是如此。如果我们将延时函数进行模块化了，之后我们需要在其他工程使用延时函数，我们只需要复制delay这个模块化到对应工程下面即可。

如何利用keil实现模块化

很多人可能没怎么使用过keil这个编译器，不知道如何利用keil创建一个模块，现在我教学一下。

第一步，准备工程文件

如果是使用HAL库首先利用STM32CubeMX生成一个工程文件。

如果是标准库，你自己准备好一个点灯工程。第一步就不用看了

（1）配置RCC

（2）主频配置为72MHZ

（3）配置SYS

（4）配置GPIO

（5） 生成文件

第二步，建立delay.c和delay.h文件

（1） 在工程目录下建立一个文件夹名为User，然后再在这个文件夹里面建立一个delay文件夹。

（2）在delay文件夹下面建立两个txt文件

（3）更改两个文件名为delay.c和delay.h。

注意：记得要勾选文件扩展名！！！不会的百度！！！

第三步，将sys加入工程

第四步 ，加入路径

（1）再点击两个OK，现在delay这个模块就加入工程了。

（2）然后双击delay.c就可以打开delay.c这个文件了。

（3）在delay.c中加入#include  "delay.h"，编译之后，delay.h也加入了工程。

代码

.c文件

因为我们是直接对寄存器进行操作，所以无论你是使用的HAL库还是标准库，都不影响！！！

直接将下面代码复制到工程里面即可。

#include  "delay.h"
uint8_t fac_us=0;
uint16_t fac_ms=0;
void Delay_Init()
{
  //只可以选择不分频或者8分频，这里选择系统时钟8分频，最后频率为9MHZ
  SysTick->CTRL &= ~(1<<2);
  //SystemCoreClock为72000000，最终fac_us为9，也就是记录震动9次。因为频率为9MHZ所以为1us
  fac_us  = SystemCoreClock  / 8000000;  
  fac_ms  = fac_us*1000;  //1000us=1ms
}
/*
  CTRL     SysTick控制及状态寄存器
  LOAD     SysTick重装载数值寄存器
  VAL      SysTick当前数值寄存器
*/
void Delay_us(uint32_t nus)
{
  uint32_t temp;
  SysTick->LOAD  =nus*fac_us;   //设置加载的值，比如1us就要计数9次。nus传入1，CALIB=1*9=9，最后就是1us
  SysTick->VAL   =0x00;         //清空计数器中的值，LOAD里的值不是写入后就会加载，而是在systick使能且VAL值为0时才加载
  SysTick->CTRL  |=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  //使能时钟，开始计时
  do
  {
    temp=SysTick->CTRL;   //查询是否计数完成
  }while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));   //先判断定时器是否在运行，再判断是否计数完成
  SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  //关闭计数器
  SysTick->VAL =0X00;                //清空计数器   
}
void Delay_ms(uint32_t nms)
{
  uint32_t temp;
  SysTick->LOAD  =nms*fac_ms;   //设置加载的值，比如1us就要计数9次。nus传入1，CALIB=1*9=9，最后就是1us
  SysTick->VAL   =0x00;         //清空计数器中的值，LOAD里的值不是写入后就会加载，而是在systick使能且VAL值为0时才加载
  SysTick->CTRL  |=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  //使能时钟，开始计时
  do
  {
    temp=SysTick->CTRL;   //查询是否计数完成
  }while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));   //先判断定时器是否在运行，再判断是否计数完成
  SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  //关闭计数器
  SysTick->VAL =0X00;                //清空计数器   
}

.h文件

HAL库

因为HAL库和标准库的头文件名字不一样，所以这里还是有区分的

#ifndef     __delay_H
#define     __delay_H
#include "stm32f1xx.h"  // 相当于51单片机中的  #include <reg51.h>
void Delay_Init(void);
void Delay_us(uint32_t nus);
void Delay_ms(uint32_t nms);
#endif

标准库

#ifndef     __delay_H
#define     __delay_H
#include "stm32f10x.h"   // 相当于51单片机中的  #include <reg51.h>
void Delay_Init(void);
void Delay_us(uint32_t nus);
void Delay_ms(uint32_t nms);
#endif

今后如何将delay模块加入其他工程

我们只需要复制delay这个文件夹，到其他工程中，然后按照第三步，将sys加入工程和第四步 ，加入路径即可。

main.c调用

初始化

（1）首先我们需要在main.c最上面一行写上#include  "delay.h"

（2）然后在main函数里面需要调用Delay_Init();

注意：STM32Cube MX自动生成的  SystemClock_Config();需要放在Delay_Init();之前。

实现软件PWM

只讲死循环部分，非死循环部分需要调整的如上。

Delay_us（）实验

  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_0);
    Delay_us(1000);
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

最后生成了一个周期为2ms，占空比为50%的PWM

Delay_ms（）实验

  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_0);
    Delay_ms(10);
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

最后生成了一个周期为20ms，占空比为50%的PWM.

代码讲解

这一部分给想跟深刻理解底层的人学习的，如果只是想用延时函数的人不需要看，对后续操作不影响。

Delay_Init（）

代码

这个函数就是对滴答定时器进行一个8分频。然后设置两个变量。

uint8_t fac_us=0;
uint16_t fac_ms=0;
void Delay_Init()
{
  //只可以选择不分频或者8分频，这里选择系统时钟8分频，最后频率为9MHZ
  SysTick->CTRL &= ~(1<<2);
  //SystemCoreClock为72000000，最终fac_us为9，也就是记录震动9次。因为频率为9MHZ所以为1us
  fac_us  = SystemCoreClock  / 8000000;  
  fac_ms  = fac_us*1000;  //1000us=1ms
}

滴答定时器寄存器介绍

因为滴答定时器属于CM3内核相关的内容，所以我们需要查看CM3的手册。在我上面的链接里面，有很多STM32F103的资料，可以看野火，正点原子的SysTick部分的资料，或者直接看CM3权威指南。

首先解释Sys Tick定时器相关的寄存器

（1）CTRL控制及状态寄存器

CTRL只有0，1，2，16这四个位有用，其他的都没有使用。

（2）LOAD重装载数值寄存器

1，我们知道，Sys Tick滴答定时器是一个24位定时器，所以他的重装载数值寄存器是一个24bit的寄存器。

2，重装载可能有些人无法理解。因为Sys Tick滴答定时器是一个向下计数的寄存器。比如滴答定时器现在的值为100，那么他从100一直自减到0的时候，LOAD会自动将100存入滴答定时器。

（3）VAL 当前数值寄存器

这个负责记录当前滴答定时器的值。加入这个值为0了，那么重装载寄存器里面的值将会自动存入VAL。（注意，重装载寄存器中的值并没有减少！相当于将重装载寄存器中的值复制，然后粘贴给VAL ）

（4）CALIB 校准数值寄存器

这个不知道什么用，正点原子手册里面没讲解，野火的手册里面说他们也是懵逼的。所以我也不明白，但是我猜测是进行校准滴答定时器的值，如果里面的值出问题了会又一些操作进行校正。用不到，不用纠结。

Delay_Init（）函数介绍

下面为Delay_Init（）这个函数的全部部分。uint8_t fac_us=0;和uint16_t fac_ms=0;也要包含！

uint8_t fac_us=0;
uint16_t fac_ms=0;
void Delay_Init()
{
  //只可以选择不分频或者8分频，这里选择系统时钟8分频，最后频率为9MHZ
  SysTick->CTRL &= ~(1<<2);
  //SystemCoreClock为72000000，最终fac_us为9，也就是记录震动9次。因为频率为9MHZ所以为1us
  fac_us  = SystemCoreClock  / 8000000;  
  fac_ms  = fac_us*1000;  //1000us=1ms
}

（1）我们看第一行代码，很简单，就是对滴答定时器进行一次八分频。CTRL是控制状态寄存器，当我们对他的bit2进行操作的时候，就是在选择SysTick的时钟源。这也是为什么我上面强调SystemClock_Config();需要放在Delay_Init();之前的原因了。

（2）因为我们CubeMX生成的滴答定时器是72MHZ，没有进行8分频。（不过你可以在CubeMX设置让他8分频）如果SystemClock_Config（）放在Delay_Init（）前面，那么滴答定时器本来在Delay_Init（）进行了八分频，现在你又用SystemClock_Config（）把滴答定时器变成没有分频。会导致延时出现问题。

（3）这个时候有人会问了，为什么滴答定时器要进行八分频呢？可以不八分频吗？

（4）答案显然是可以的，但是如果看过我之前的博客就知道，如果频率越高，功耗越大，响应速度也快。上面说了，滴答定时器就延时和给操作系统提供时基的，我们不用操作系统，那么不需要考虑响应速度的问题。

（5）那么现在就考虑延时的问题，先说结论，如果频率越高，滴答定时器最大延时越短。什么意思呢？

（6）我们先又一个概念，1MHZ表示1S跳变1,000,000次。跳变一次，滴答定时器的VAL（ 当前数值寄存器）中的数据就会减1。滴答定时器是24位定时器，2^24=16,777,215。可以跳变16,777,215次

（7）假设不分频，72MHZ，那么现在可以计数，也就是最大延时0.233S。

（8）但是假如是进行了八分频，，最大延时1.864S。所以，为了更长的延时时间，我们选择了八分频。

（9）fac_us 与fac_ms 作用又是什么呢？

现在我们的滴答定时器是9MHZ（72MHZ/8=9MHZ），所以说，当VAL（ 当前数值寄存器）每减一，那么就表示过了1/9,000,000S。那么1us（1us=1/1,000,000S）就是VAL的值减9次。1ms就是VAL减9,000次。

（10）如果我们硬是要72MHZ的滴答定时器怎么办呢？

fac_us  = SystemCoreClock  / 8000000;  ——>fac_us  = SystemCoreClock  / 1000000;即可。  

Delay_us（）函数介绍

void Delay_us(uint32_t nus)
{
  uint32_t temp;
  SysTick->LOAD  =nus*fac_us;   //设置加载的值，比如1us就要计数9次。nus传入1，CALIB=1*9=9，最后就是1us
  SysTick->VAL   =0x00;         //清空计数器中的值，LOAD里的值不是写入后就会加载，而是在systick使能且VAL值为0时才加载
  SysTick->CTRL  |=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  //使能时钟，开始计时
  do
  {
    temp=SysTick->CTRL;   //查询是否计数完成
  }while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));   //先判断定时器是否在运行，再判断是否计数完成
  SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  //关闭计数器
  SysTick->VAL =0X00;                //清空计数器   
}

（1）我们知道了fac_us可以表示1us，那么我们传入参数nus*fac_us就可以表示为延时了多少us。现在将要延时的时间存入LOAD（自动重装载寄存器），然后清空VAL（ 当前数值寄存器）的值，在我们开启滴答定时器的瞬间，LOAD会将数据存入VAL。因为当VAL寄存器为0的时候，LOAD会将值传给VAL。

（2）现在我们进行轮询法，不断查询CTRL（控制及状态寄存器）的bit16，因为CTRL的bit16在VAL为0的时候会为1。

（3）这个时候有人会问了呀，我们一开始就置零了VAL，那么现在CTRL的bit16不就已经是1了吗？所以我们要实现清空CTRL的bit16位。

（4）这个时候我们就需要自行看手册说明了。如果在上次读取本寄存器（也就是CTRL）后，SysTick 已经计到了 0，则该位为 1。

所以流程是，读取CTRL寄存器——>LOAD为0——>CTRL的bit16置1。我们在上面清零LOAD的时候，并没有读取CTRL，当我们在进行轮询的时候，LOAD的值已经被重装载了。

（5）一直轮询，直到VAL为0，那么现在延时结束。关闭滴答定时器，清空VAL的值即可。

（6）能够看到这里，说明你有一定基础。但是可能还是有一些新手像了解底层，坚持到了这里，看到SysTick_CTRL_ENABLE_Msk这个东西很奇怪，不知道这个是啥。这个时候我们需要将鼠标点击到SysTick_CTRL_ENABLE_Msk，按F12可以跳转到他的定义。

我们看发现SysTick_CTRL_ENABLE_Msk其实就是无符号的数字1。开关Sys Tick依靠CTRL的bit0。

#define SysTick_CTRL_ENABLE_Msk            (1UL /*<< SysTick_CTRL_ENABLE_Pos*/)           /*!< SysTick CTRL: ENABLE Mask */

Delay_ms（）函数介绍

void Delay_ms(uint32_t nms)
{
  uint32_t temp;
  SysTick->LOAD  =nms*fac_ms;   //设置加载的值，比如1us就要计数9次。nus传入1，CALIB=1*9=9，最后就是1us
  SysTick->VAL   =0x00;         //清空计数器中的值，LOAD里的值不是写入后就会加载，而是在systick使能且VAL值为0时才加载
  SysTick->CTRL  |=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  //使能时钟，开始计时
  do
  {
    temp=SysTick->CTRL;   //查询是否计数完成
  }while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));   //先判断定时器是否在运行，再判断是否计数完成
  SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  //关闭计数器
  SysTick->VAL =0X00;                //清空计数器   
}

Delay_ms（）与Delay_us（）操作步骤一样的，就只是把    SysTick->LOAD  =nus*fac_us; 改为    SysTick->LOAD  =nms*fac_ms; 。

最后再次强调！！！

为了更长的延时时间，我们选择了八分频。但是八分频之后，依旧只能最大延时1.864S！