STM32单片机延时与中断：延时与中断冲突的完美解决方案

# 1. STM32单片机延时与中断基础**

STM32单片机中，延时和中断是两个重要的功能。延时用于控制程序执行的节奏，而中断用于响应外部事件或内部状态变化。本章将介绍STM32单片机的延时和中断基础知识，为后续章节的讨论奠定基础。

**1.1 延时机制**

STM32单片机提供了多种延时机制，包括：

- **基于循环计数的延时：**通过循环执行空操作指令实现延时，但精度较低。
- **基于定时器的延时：**利用定时器外设产生精确的延时，可配置不同的时钟源和分频系数。
- **基于SysTick的延时：**利用SysTick外设产生精确的延时，通常用于系统时钟的管理和延时的实现。

**1.2 中断机制**

中断是STM32单片机响应外部事件或内部状态变化的一种机制。当发生中断事件时，程序执行将暂停，跳转到对应的中断服务函数执行，处理完中断事件后再返回到原程序执行位置。STM32单片机支持多级中断，并可以通过中断优先级和嵌套机制进行管理。

# 2.1 延时机制与中断机制的原理

### 2.1.1 延时机制

延时机制是单片机中用于控制程序执行时间的一种技术。其基本原理是通过使用一个计数器或定时器来产生一个精确的时间间隔，从而实现程序在指定时间内暂停执行。

在STM32单片机中，延时机制主要有以下两种实现方式：

- **基于定时器的延时：**利用定时器外设产生的定时中断，通过计算定时中断的周期和次数来实现延时。
- **基于SysTick的延时：**利用SysTick外设产生的SysTick中断，通过计算SysTick中断的周期和次数来实现延时。

### 2.1.2 中断机制

中断机制是单片机中用于响应外部事件或内部异常的一种机制。其基本原理是当外部事件或内部异常发生时，单片机会暂停当前正在执行的程序，转而执行中断服务程序（ISR）来处理该事件或异常。

在STM32单片机中，中断机制主要有以下特点：

- **中断源：**中断可以由外部事件（如外部中断引脚）或内部异常（如数据总线错误）触发。
- **中断优先级：**每个中断源都有一个优先级，优先级高的中断会优先响应。
- **中断嵌套：**单片机可以支持中断嵌套，即在处理一个中断时，又可以响应另一个中断。

### 2.1.3 延时机制与中断机制的对比

延时机制和中断机制虽然都是单片机中重要的控制技术，但两者在原理和使用场景上存在着明显的差异。

| 特征 | 延时机制 | 中断机制 |
|---|---|---|
| 原理 | 通过计数器或定时器产生时间间隔 | 响应外部事件或内部异常 |
| 触发方式 | 程序主动调用 | 外部事件或内部异常触发 |
| 执行时机 | 程序执行过程中 | 程序执行过程中或程序执行之外 |
| 优先级 | 无 | 有 |
| 嵌套 | 不支持 | 支持 |

## 2.2 延时与中断冲突的根源

延时与中断冲突是指在使用延时机制和中断机制时，由于延时机制的执行时间过长，导致中断响应延迟或丢失。其根源主要在于以下两个方面：

- **延时机制的执行时间：**基于定时器的延时和基于SysTick的延时都需要消耗一定的执行时间，如果延时时间过长，可能会导致中断响应延迟。
- **中断优先级：**延时机制通常没有优先级，而中断机制具有优先级，当高优先级中断发生时，低优先级的延时机制会被中断，导致延时时间延长或中断响应丢失。

# 3.1 基于定时器的延时解决方案

#### 3.1.1 定时器的工作原理

定时器是单片机中用于产生定时信号或计数脉冲的硬件模块。STM32单片机有多个定时器，每个定时器都有自己的功能和特点。

定时器的工作原理一般如下：

1. **计数器：**定时器内部有一个计数器，用于记录定时信号或脉冲的个数。
2. **时钟源：**定时器需要一个时钟源来驱动计数器。时钟源可以是内部时钟（如 HSI、HSE）或外部时钟（如晶振）。
3. **预分频器：**时钟源的频率通常较高，为了得到合适的定时周期，需要对时钟源进行预分频。预分频器可以将时钟源的频率降低到所需的频率。
4. **自动重装载寄存器（ARR）：**定时器有一个自动重装载寄存器，用于设置定时周期。当计数器达到 ARR 的值时，计数器会自动重装载，重新从 0 开始计数。
5. **比较寄存器（CCR）：**定时器还可以设置多