STM32单片机延时与嵌入式系统：延时在嵌入式系统中的关键作用

# 1. 延时的概念和重要性

延时在嵌入式系统中扮演着至关重要的角色，它用于在系统中引入时间间隔，以协调不同任务和事件的执行。延时可以实现以下关键功能：

- **系统初始化：**在系统启动时，需要为各种外设和组件提供足够的延时，以确保它们正确初始化并稳定运行。
- **数据传输：**在数据传输过程中，需要在发送和接收数据之间引入延时，以确保数据完整性和可靠性。

# 2. STM32单片机延时的实现方式

### 2.1 软件延时

#### 2.1.1 循环延时

循环延时是最简单、最直接的延时方式，通过执行一个空循环来消耗时间。其实现代码如下：

void delay_us(uint32_t us)
{
    uint32_t i;
    for (i = 0; i < us * 12; i++)
    {
        __NOP();
    }
}

**参数说明：**

* `us`: 延时时间，单位微秒

**代码逻辑分析：**

* `__NOP()`为无操作指令，执行该指令不会对寄存器或内存产生任何影响，仅消耗一个时钟周期。
* 循环执行`us * 12`次`__NOP()`指令，每个指令消耗一个时钟周期，因此总延时时间为`us * 12`个时钟周期。
* STM32单片机的时钟频率为72MHz，因此一个时钟周期的时长为1/72MHz = 13.89ns。
* 所以，延时`us`微秒的实际延时时间为`us * 12 * 13.89ns`。

#### 2.1.2 SysTick延时

SysTick延时利用SysTick定时器来实现延时。SysTick定时器是一个32位递减计数器，每隔一个时钟周期递减一次。其实现代码如下：

void delay_ms(uint32_t ms)
{
    SysTick->LOAD = ms * 72000 - 1;
    SysTick->VAL = 0;
    SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
    while ((SysTick->CTRL & SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk) == 0)
    {
        ;
    }
    SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

**参数说明：**

* `ms`: 延时时间，单位毫秒

**代码逻辑分析：**

* 设置SysTick定时器的加载值`LOAD`为`ms * 72000 - 1`，即`ms`毫秒对应的时钟周期数。
* 清除SysTick定时器的当前值`VAL`。
* 启用SysTick定时器。
* 进入循环，等待SysTick定时器的计数标志位`COUNTFLAG`置位，表示延时结束。
* 禁用SysTick定时器。

### 2.2 硬件延时

#### 2.2.1 定时器延时

定时器延时利用定时器来实现延时。定时器是一个可编程的计数器，可以产生周期性中断。其实现代码如下：

void delay_ms_timer(uint32_t ms)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = ms * 72 - 1;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_Timing;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Disable;
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);

    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
    while (TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) == RESET)
    {
        ;
    }
    TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
}

**参数说明：**

* `ms`: 延时时间，单位毫秒

**代码逻辑分析：**

* 初始化TIM2定时器，设置定时器周期为`ms * 7