STM32单片机延时与多任务：在并发环境中实现精确延时

# 1. STM32单片机简介**

STM32系列单片机是意法半导体（STMicroelectronics）公司推出的高性能32位微控制器，基于ARM Cortex-M内核。STM32单片机以其强大的处理能力、丰富的外设资源和低功耗特性而著称。

**1.1 STM32系列单片机的特点**

* **高性能：**基于ARM Cortex-M内核，主频高达216MHz
* **丰富的外设：**集成丰富的通信接口、定时器、ADC、DAC等外设
* **低功耗：**提供多种低功耗模式，可延长电池续航时间
* **易于开发：**提供完善的开发工具和生态系统，降低开发难度

**1.2 STM32单片机的内部架构**

STM32单片机的内部架构通常包括以下主要模块：

* **Cortex-M内核：**负责处理指令和执行程序
* **存储器：**包括Flash存储器、SRAM和EEPROM
* **外设：**包括通信接口、定时器、ADC、DAC等
* **总线：**连接各个模块，实现数据和指令的传输
* **中断控制器：**管理来自外设和内部事件的中断请求

# 2. STM32单片机延时原理

### 2.1 延时的概念和类型

延时，即让程序执行暂停一段时间，在嵌入式系统中广泛应用于控制外设、任务调度和数据处理等场景。根据实现方式，延时可分为以下类型：

- **软件延时：**通过循环语句或汇编指令实现，通过不断执行空操作来消耗时间。
- **硬件延时：**利用单片机内部或外部的定时器外设，通过配置定时器参数来实现精确的延时。

### 2.2 STM32单片机的延时机制

STM32单片机提供多种延时机制，包括 SysTick 定时器和定时器外设。

#### 2.2.1 SysTick 定时器

SysTick 定时器是一个 24 位递减计数器，每隔一个时钟周期递减一次。通过配置 SysTick 定时器的时钟源和重载值，可以实现毫秒级的延时。

// 配置 SysTick 定时器
SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000);

// 延时 1 秒
void delay_ms(uint32_t ms) {
  uint32_t start = SysTick->VAL;
  while ((SysTick->VAL - start) < (ms * (SystemCoreClock / 1000)));
}

**逻辑分析：**

- `SysTick_Config()` 函数配置 SysTick 定时器的时钟源为系统时钟，重载值为系统时钟频率除以 1000，即每毫秒递减一次。
- `delay_ms()` 函数通过比较 SysTick 定时器的当前值和起始值来判断是否达到延时时间。

#### 2.2.2 定时器外设

STM32 单片机还提供多个定时器外设，如 TIM1、TIM2 等。这些定时器外设具有更丰富的功能，可实现更精确、灵活的延时控制。

// 配置 TIM2 定时器
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000 - 1; // 延时 1 秒
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = SystemCoreClock / 1000000 - 1; // 1MHz 时钟
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

// 开启 TIM2 定时器
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);

// 延时 1 秒
void delay_ms(uint32_t ms) {
  TIM2->CNT = 0;
  while (TIM2->CNT < ms);
}

**逻辑分析：**

- `TIM_TimeBaseInit()` 函数配置 TIM2 定时器的时钟源为系统时钟，重载值为 1000 - 1，预分频值为系统时钟频率除以 1MHz - 1，即每毫秒递减一次。
- `delay_ms()` 函数通过比较 TIM2 定时器的当前值和 0 来判断是否达到延时时间。

**表格：STM32 单片机延时机制对比**

| 特征 | SysTick 定时器 | 定时器外设 |
|---|---|-