STM32F103ZET6 hal库uS级延时

<think>嗯，用户的问题是关于如何在STM32F103ZET6上使用HAL库实现微秒级延时的示例代码和配置方法。首先，我需要回忆一下STM32的延时机制。通常，HAL库提供了HAL_Delay函数，但那是毫秒级的，基于SysTick定时器。但是微秒级的延时可能需要更精细的控制。 用户提到的参考引用中有提到SysTick_Config函数，比如引用[1]中的代码使用了SysTick_Config来配置毫秒和微秒延时。不过那似乎是标准外设库的代码，而用户现在问的是HAL库。HAL库和标准外设库在配置上可能有所不同，所以需要调整方法。 首先，HAL库默认使用SysTick作为时基，通常用于系统时钟和HAL_Delay。如果要实现微秒延时，可能有两种方法：一种是继续使用SysTick，但调整其重装载值；另一种是使用其他定时器，比如TIM。 使用SysTick的话，SysTick的时钟源通常是系统时钟，比如72MHz。每计数一次是1/72MHz ≈13.89ns。所以，如果要延时1微秒，需要计数72次。但是SysTick是24位的，所以最大值是0xFFFFFF，对于较大的延时可能需要循环。不过需要注意，HAL库可能会依赖SysTick，所以修改重装载值可能会影响HAL_Delay的准确性。因此，可能需要在延时函数中临时修改SysTick的配置，并在完成后恢复。 另一个方法是使用通用定时器，比如TIM2或其他未被使用的定时器。配置定时器的时钟为系统时钟分频后的频率，比如72MHz，然后设置自动重装载值，并启动定时器进行精确计时。这种方法不会干扰SysTick的正常工作，但需要额外的定时器资源。 用户提供的引用[2]提到使用定时器实现us级计时，引用[3]和[4]涉及定时器配置，所以可能使用定时器的方法更可靠。不过用户希望HAL库的实现，所以可能需要结合HAL的函数来配置定时器。 现在需要详细考虑这两种方法的实现步骤： 1. SysTick方法： - 暂停SysTick的中断，防止HAL库的HAL_Delay受影响。 - 配置SysTick的LOAD值为微秒数对应的计数值。 - 启动SysTick，等待计数完成。 - 恢复原来的SysTick配置。 但HAL库可能依赖SysTick的中断，直接修改可能会有冲突，尤其是在中断处理方面。因此这种方法需要谨慎，可能需要禁用中断，或者在延时期间临时修改配置。 2. 定时器方法： - 选择一个定时器，比如TIM2，配置其时钟为72MHz（假设系统时钟是72MHz）。 - 设置预分频器为0，即不分频，这样每个时钟周期是1/72MHz ≈13.89ns。 - 设置自动重装载寄存器为需要的计数值。例如，延时us，计数值为72-1（因为从0开始计数）。 - 启动定时器，等待计数器达到指定值。 - 这种方法不会影响SysTick，但需要确保定时器未被其他功能占用。 根据HAL库的函数，使用定时器可能更可靠。例如，使用HAL_TIM_Base_Start和HAL_TIM_Base_Stop来控制定时器。或者使用HAL_TIM_PollForDelay进行轮询。 另外，引用[1]中的代码使用了SysTick_Config，但那是标准库的函数，HAL库中可能不推荐直接操作寄存器，而是通过HAL_SYSTICK_Config之类的函数，但需要查看HAL的文档。 但HAL库中SysTick的配置通常由HAL_Init()初始化，所以直接修改可能会有问题。因此，使用通用定时器可能更安全。 综上，可能的解决方案是使用一个通用定时器，比如TIM6（基本定时器），配置其时钟为72MHz，预分频为0，自动重装载值为所需微秒数对应的计数值减去1。然后启动定时器，等待更新事件标志位，从而确定延时时间。 例如，对于1us延时，ARR设置为72-1=71。然后每次需要延时us时，设置ARR为us*72 -1，启动定时器，等待计数完成。 但需要编写相应的初始化函数，并在每次延时前设置ARR的值，并清除更新标志。 现在需要给出具体的HAL库代码示例： 步骤： 1. 配置定时器，例如TIM6，在CubeMX中启用TIM6，设置预分频为0，自动重装载为最大值，比如72-1=71，这样每次计数到71产生更新事件，对应1us。 2. 生成代码后，在代码中编写延时函数，根据需要的微秒数设置ARR，并启动定时器，等待标志位。 但需要注意，自动重装载寄存器可能只有16位，所以对于较大的延时值，比如超过65535/72=910us，可能需要多次延时。或者调整预分频器。 例如，如果延时时间较长，可以适当调整预分频，比如预分频为71，这样每个计数周期是1us，此时ARR设置为需要的微秒数减1。这样，定时器可以支持更大的延时范围。 但用户需要的是微秒级，所以可能直接使用预分频0，ARR=72-1，每次计时1us。对于N us，循环N次。 或者设置ARR为N*72 -1，一次完成，但受限于定时器的位数。对于16位定时器，最大延时为65535/72≈910us。所以超过的话需要循环。 综上，可能的代码示例： 在CubeMX中配置TIM6为内部时钟，预分频0，计数模式向上，自动重载值71，启用定时器。 然后编写函数： void delay_us(uint16_t us) { __HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim6, us*72 -1); __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim6, 0); HAL_TIM_Base_Start(&htim6); while (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim6, TIM_FLAG_UPDATE) == RESET); __HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim6, TIM_FLAG_UPDATE); HAL_TIM_Base_Stop(&htim6); } 不过这里需要确保htim6是TIM6的句柄，并且在CubeMX中正确初始化。 或者另一种方法，每次延时固定时间，比如1us，然后循环多次： void delay_us(uint32_t us) { TIM6->ARR = 71; // 1us TIM6->CNT = 0; HAL_TIM_Base_Start(&htim6); for (uint32_t i=0; i<us; i++) { while (!__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim6, TIM_FLAG_UPDATE)); __HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim6, TIM_FLAG_UPDATE); } HAL_TIM_Base_Stop(&htim6); } 但这种方法在循环次数多的时候可能不够精确，因为每次循环需要处理标志位，可能有额外开销。 所以，更准确的方式是直接设置ARR为所需的计数值，并等待一次更新事件。但受限于定时器的位数，比如对于TIM6是16位，最大延时是910us，所以对于较大的延时，需要分段处理。 因此，完整的延时函数可能需要处理不同的情况，比如当us超过910时，分成多次延时。 不过用户可能希望简单的示例，所以给出一个基于TIM的基本实现，并提醒最大延时限制。 此外，还需要注意定时器的时钟是否确实为72MHz，需要确认系统时钟配置是否正确。 总结步骤： 1. 使用CubeMX配置定时器（如TIM6），设置预分频为0，ARR为71，生成初始化代码。 2. 编写微秒延时函数，根据输入的us值设置ARR并启动定时器，等待更新标志。 3. 处理可能的溢出情况，或限制最大延时时间。 此外，HAL库中可能已经有相关的函数，或者需要直接操作寄存器来更精确地控制定时器。 另外，引用[1]中的代码使用了SysTick，但用户需要HAL库的方法，所以需要转换思路，避免直接操作寄存器，而是使用HAL的函数。 可能的HAL库SysTick方法： HAL库中SysTick的中断处理可能会影响，所以可以临时禁用中断，直接轮询SysTick的计数器。例如，计算需要延时的周期数，然后等待计数器累加到该值。 例如，系统时钟为72MHz，每微秒72个周期。所以，延时us微秒，需要计数72*us。 函数可能如下： void delay_us(uint32_t us) { uint32_t start = SysTick->VAL; uint32_t cycles = us * 72; while (true) { uint32_t current = SysTick->VAL; if (start < current) { // 计数器递减，当current < start时，说明已经溢出一次 if (start - current >= cycles) break; } else { // current <= start，未溢出 if ((start - current) >= cycles) break; } } } 但这种方法需要确保SysTick被配置为递减计数器，并且时钟源正确。同时，HAL库可能使用SysTick的中断，所以在延时期间如果发生中断，可能会有误差。因此，这种方法可能在禁用中断的情况下更准确，但会影响系统其他部分。 综上，可能更推荐使用通用定时器的方法，避免干扰SysTick的正常运作。 最后，根据上述分析，给出基于TIM6的HAL库实现示例，并提醒注意事项，比如时钟配置、最大延时限制等。</think>### STM32F103ZET6 HAL库实现微秒级延时方法 #### 方法一：使用SysTick定时器（需谨慎使用） **实现原理**： SysTick时钟源默认使用系统时钟（72MHz），每个计数周期为$1/72\text{MHz} \approx 13.89\text{ns}$。通过直接操作SysTick寄存器实现微秒级延时，需临时修改配置以避免影响HAL库的时基。 ```c void HAL_Delay_us(uint32_t us) { uint32_t ticks = us * 72; // 计算所需周期数 uint32_t start = SysTick->VAL; while (1) { uint32_t current = SysTick->VAL; if (current < start) { // 处理计数器溢出 if (start - current >= ticks) break; } else { if (SysTick->LOAD - current + start >= ticks) break; } } } ``` **注意**：此方法可能影响HAL_Delay()的准确性，建议仅在中断禁用场景下使用[^1]。 --- #### 方法二：使用通用定时器（推荐） **步骤说明**： 1. **CubeMX配置** - 启用TIM6（基础定时器） - 时钟源：内部时钟 - Prescaler（预分频）：0 - Counter Period（自动重装载值）：71（对应1μs） - 生成代码后检查时钟树确保TIM6时钟为72MHz 2. **代码实现** ```c // 在main.c中添加全局变量 TIM_HandleTypeDef htim6; // 延时函数 void delay_us(uint32_t us) { __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim6, 0); HAL_TIM_Base_Start(&htim6); while (__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim6) < us * 72); // 72MHz时钟下1us=72周期 HAL_TIM_Base_Stop(&htim6); } ``` **关键点**： - 最大延时限制：TIM6为16位定时器，单次最大延时为$65535/72 \approx 910\mu s$，超过需分段实现[^3]。 - 时钟验证：通过`SystemCoreClock`确认系统时钟频率。 --- #### 方法三：HAL库精确延时（结合DWT计数器） **实现代码**： ```c #include "core_cm3.h" void HAL_Delay_us(uint32_t us) { uint32_t start = DWT->CYCCNT; uint32_t cycles = us * (SystemCoreClock / 1000000); while ((DWT->CYCCNT - start) < cycles); } // 初始化DWT（需在main函数中调用一次） void DWT_Init(void) { CoreDebug->DEMCR |= CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk; DWT->CYCCNT = 0; DWT->CTRL |= DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk; } ``` **优势**：DWT计数器为32位，无溢出风险，精度高[^2]。 --- ###