STM32F103C8T6的ns延时函数

### STM32F103C8T6 实现纳秒级延时函数的方法与代码示例 STM32F103C8T6 的核心时钟频率通常为 72MHz，这意味着每个时钟周期大约为 13.89 纳秒（1/72MHz）。基于此特性，可以利用简单的循环和空操作指令实现纳秒级延时。以下详细介绍几种方法及其实现代码。 --- #### 方法一：使用空操作指令（`__nop()`）实现纳秒级延时 通过嵌入式 C 提供的 `__nop()` 指令，可以在单个时钟周期内执行一次无操作命令。结合循环控制，可以实现精确的纳秒级延时。 ```c #include "stm32f10x.h" void delay_ns(uint32_t n) { while (n--) { __nop(); // 每次调用占用约 13.89 纳秒 } } ``` 这种方法的优点是简单且不依赖外部硬件资源，但其精度受限于系统时钟频率[^3]。 --- #### 方法二：基于 SysTick 定时器实现纳秒级延时 SysTick 是一个 24 位递减计数器，工作在核心时钟频率下。通过配置 SysTick 的重装载值，可以实现高精度的延时功能。 ```c #include "stm32f10x.h" void delay_ns(uint32_t ns) { uint32_t reload = (ns * SystemCoreClock) / 1000000000UL; // 计算重装载值 if (reload == 0) reload = 1; // 防止重装载值为零 SysTick->LOAD = reload - 1; // 设置重装载值 SysTick->VAL = 0; // 清除当前值寄存器 SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk | SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; // 启用 SysTick while (!(SysTick->CTRL & SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)); // 等待计数完成 SysTick->CTRL = 0; // 禁用 SysTick } ``` 此方法通过硬件定时器实现延时，具有较高的精度和稳定性，但会消耗一定的 CPU 资源[^2]。 --- #### 方法三：使用 TIM 定时器实现纳秒级延时 STM32 的通用定时器（TIM）支持更高的分辨率和更灵活的配置选项。通过设置合适的预分频器和自动重装载值，可以实现精确的纳秒级延时。 ```c #include "stm32f10x.h" void TIM2_Init(void) { RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); // 使能 TIM2 时钟 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0; // 自动重装载值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; // 预分频器 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); // 启用 TIM2 } void delay_ns(uint32_t ns) { uint32_t reload = (ns * SystemCoreClock) / 1000000000UL; // 计算重装载值 TIM_SetAutoreload(TIM2, reload - 1); // 设置自动重装载值 TIM_SetCounter(TIM2, 0); // 清零计数器 while (TIM_GetCounter(TIM2) < reload); // 等待计数完成 } ``` 此方法利用硬件定时器实现延时，适合需要频繁调用延时函数的场景，但初始化过程较为复杂[^3]。 --- #### 方法四：结合 DMA 和 TIM 实现高效纳秒级延时 对于需要大量数据传输或高频信号生成的场景，可以结合 DMA 和 TIM 定时器实现高效的纳秒级延时控制。例如，在驱动 WS2812 LED 时，这种方法可以显著降低 CPU 占用率。 ```c #include "stm32f10x.h" void TIM_DMA_Init(void) { RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure; DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_5; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&(TIM2->ARR); DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)delay_buffer; DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST; DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = buffer_size; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; DMA_Init(DMA1_Channel5, &DMA_InitStructure); TIM_DMACmd(TIM2, TIM_DMA_Update, ENABLE); DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE); } ``` 此方法适用于高性能需求场景，但实现复杂度较高，需合理规划内存和外设资源。 --- ### 注意事项 - 系统时钟频率直接影响延时精度，确保在程序初始化阶段正确配置系统时钟。 - 在使用硬件定时器时，需注意避免与其他外设冲突。 - 纳秒级延时函数的实际效果可能受编译器优化和硬件特性影响，建议通过实验验证其准确性。 ---