STM32 延时函数详解

在嵌入式开发中，延时操作是最常见也最基础的一项任务。无论是初始化外设、等待传感器响应，还是处理简单的任务调度，延时函数都扮演着重要角色。本文将以 STM32 系列（以 STM32F103 为例）为基础，详细讲解如何使用 SysTick 定时器 实现微秒、毫秒和秒级延时。

一、延时函数接口定义

在 delay.h 中，我们定义了以下三个延时函数接口：

#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H

void Delay_us(uint32_t us);
void Delay_ms(uint32_t ms);
void Delay_s(uint32_t s);

#endif

接口说明：

• Delay_us()：实现微秒级延时
• Delay_ms()：实现毫秒级延时
• Delay_s()：实现秒级延时

二、使用 SysTick 实现延时

1. 微秒级延时：Delay_us()

void Delay_us(uint32_t xus)
{
	SysTick->LOAD = 72 * xus;
	SysTick->VAL = 0x00;
	SysTick->CTRL = 0x00000005;
	while(!(SysTick->CTRL & 0x00010000));
	SysTick->CTRL = 0x00000004;
}

实现原理：

• 使用 Cortex-M3 内核自带的 SysTick 24 位定时器
• 假设系统时钟为 72MHz，那么 1 微秒 ≈ 72 个时钟周期
• 设置 LOAD = 72 * xus，SysTick 开始递减计数直到为 0

注意事项：

• 最大延时时间 ≈ 233015 微秒（24 位最大值）
• 精度较高，适用于短时间延时场合

2. 毫秒级延时：Delay_ms()

void Delay_ms(uint32_t xms)
{
	while(xms--)
	{
		Delay_us(1000);
	}
}

实现原理：

• 通过调用 Delay_us(1000) 实现 1 毫秒延时
• 循环 xms 次实现毫秒级延时

注意事项：

• 会占用 CPU（阻塞式）
• 对精度要求高时，需要考虑误差累积

3. 秒级延时：Delay_s()

void Delay_s(uint32_t xs)
{
	while(xs--)
	{
		Delay_ms(1000);
	}
}

实现原理：

• 基于 Delay_ms() 实现每秒延时
• 循环实现多秒延时

注意事项：

• 不适合用于长时间延时场景
• CPU 会在整个延时期间被阻塞，效率低

三、SysTick 延时的优缺点

✅ 优点：

• 实现简单，适合快速开发与测试
• 精度高（微秒级），可控性强

❌ 缺点：

• 阻塞式延时：CPU 在延时期间无法执行其他任务
• 不可打断：不适用于多任务或需要实时响应的系统
• 不适合长时间延时

四、进阶优化建议

在实际工程中，若对性能、功耗或响应速度有更高要求，建议使用以下方式替代阻塞式延时：

• 使用硬件定时器（TIM）中断方式：实现非阻塞延时
• 使用 RTOS（如 FreeRTOS）提供的 vTaskDelay()
• 利用 HAL_GetTick() 结合时间差轮询，实现延时但不阻塞

示例（非阻塞式轮询）：

uint32_t start = HAL_GetTick();
while(HAL_GetTick() - start < 1000) {
    // 执行其他任务，等待1秒
}