延时函数的实现方式有多少？

只看该作者 · 2025-3-31 17:45

1. 阻塞式延时（忙等待）
(1) 空循环延时（软件延时）
原理：通过执行空循环占用 CPU 时间实现延时。

代码示例：

void delay_us(uint32_t us) {

  for (volatile uint32_t i = 0; i < us * 100; i++); // 根据时钟频率调整循环次数

}

优点：无需硬件支持，简单直接。

缺点：

精度低：受编译器优化、时钟频率影响。

浪费 CPU 资源：阻塞其他任务执行。

适用场景：简单裸机程序，对实时性要求不高。

(2) 定时器查询延时
原理：通过轮询定时器寄存器判断时间是否到达。

代码示例：

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void delay_ms(uint32_t ms) {

  uint32_t start_time = TIMER->CNT;  // 假设 TIMER 是硬件定时器

  while ((TIMER->CNT - start_time) < (ms * 1000)); // 根据定时器频率计算

}

优点：比空循环更精确。

缺点：仍占用 CPU 资源，需配置定时器硬件。

只看该作者 · 2025-3-31 17:47

2. 非阻塞式延时
(1) 定时器中断延时
原理：利用定时器中断触发延时结束事件。

代码示例：

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volatile uint8_t delay_done = 0;



void TIMER_IRQ_Handler() {

  if (TIMER->SR & TIMER_FLAG_UPDATE) {

    delay_done = 1;

    TIMER->SR &= ~TIMER_FLAG_UPDATE;

  }

}



void delay_ms(uint32_t ms) {

  TIMER->ARR = ms * 1000;  // 设置定时器自动重装载值

  TIMER->CR1 |= TIMER_ENABLE;  // 启动定时器

  while (!delay_done);        // 等待中断标志

  delay_done = 0;

}

优点：释放 CPU 资源，可与其他任务并行执行。

缺点：需配置中断和定时器，代码复杂度稍高。

(2) 硬件定时器 + 非阻塞查询
原理：使用硬件定时器记录时间戳，通过差值计算是否超时。

代码示例：

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uint32_t get_tick() {

  return TIMER->CNT;  // 获取当前定时器计数值

}



void delay_non_blocking(uint32_t start_tick, uint32_t delay_ticks) {

  while ((get_tick() - start_tick) < delay_ticks);

}



// 调用示例：

uint32_t start = get_tick();

delay_non_blocking(start, 1000); // 延时 1000 个定时器周期

优点：非阻塞，适合主循环中处理多任务。

缺点：需主动调用时间检查。

3. 高级延时方案
(1) SysTick 定时器（ARM Cortex-M 内核）
原理：利用 Cortex-M 内置的 SysTick 定时器实现精准延时。

代码示例：

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void SysTick_Init() {

  SysTick->LOAD = SystemCoreClock / 1000 - 1; // 1ms 中断一次

  SysTick->VAL = 0;

  SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk | SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

}



void delay_ms(uint32_t ms) {

  uint32_t start = SysTick->VAL;

  while (ms--) {

    while (((start - SysTick->VAL) & 0xFFFFFF) >= (SystemCoreClock / 1000));

    start = SysTick->VAL;

  }

}

优点：高精度，与内核时钟同步。

缺点：依赖特定硬件（如 ARM Cortex-M）。

(2) RTOS 延时（如 FreeRTOS）
原理：利用实时操作系统（RTOS）的任务调度机制实现延时。

代码示例：

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#include "FreeRTOS.h"

#include "task.h"



void task_function() {

  while (1) {

    vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100)); // 延时 100ms

    // 执行其他任务

  }

}

优点：完全非阻塞，支持多任务并发。

缺点：需引入 RTOS，增加系统复杂度。

(3) PWM 或 DMA 硬件延时
原理：利用 PWM 输出或 DMA 传输自动控制延时（如生成精确脉冲）。

适用场景：需要硬件级精准延时的场景（如 WS2812 LED 驱动）。

4. 其他特殊实现
看门狗定时器：复用看门狗定时器实现超时检测（需谨慎使用）。

低功耗模式延时：在低功耗模式下使用 RTC 或低功耗定时器唤醒。

只看该作者 · 2025-3-31 17:47

场景                                           推荐方案
简单裸机程序                         空循环或定时器查询
高精度需求                         硬件定时器（如 SysTick）
多任务系统                         RTOS 延时
低功耗场景                         RTC 或低功耗定时器 + 中断唤醒
硬件级精准控制（如 PWM）专用硬件模块（PWM/DMA）