代码收藏家技术教程 2024-06-12

【STM32教程】利用DWT模块实现精准延时功能

文章目录

一、前言

1.1 DWT简介

1.2 DWT延时原理

1.3 寄存器说明

1.4 适用范围

二、功能实现

三、参考资料

一、前言

1.1 DWT简介

DWT（Data watchpoint and trace unit）数据观察点与跟踪单元。它是内核调试组件的一部分，该单元的具体功能如下：
1、它包含了 4 个比较器，可以配置成在发生比较匹配时，执行如下动作：

2、作为计数器，对下列项目进行计数：

3、以固定的周期采样 PC 的值；
4、中断事件跟踪：当用于硬件观察点或 ETM 触发时，比较器既可以比较数据地址，也可以比较程序计数器 PC，当用于其它功能时，则只能比较数据地址。

1.2 DWT延时原理

WDT作为计数器使用时，使用CYCCNT计数器（32位向上计数器，计数值满时从0开始重新计数）对系统时钟周期进行计数，而系统周期由内核时钟决定，内核时钟每跳动一次，计数值就会+1，因为内核时钟是可知的，当延时时间转换为对应的内核时钟计数值时，只需要等待延时计数值小于等于（实时计数值-初始计数值），就能实现对应的延时功能，具体公式如下：
Tick(delay) <=|Tick(now)-Tick(start)|。

1.3 寄存器说明

由于WDT属于内核调试组件的一部分，所以要使用WDT就必须要使能调试功能。在内核中调试功能一般分为两种模式：停止模式和调试监视模式（此处值讨论调试监视模式）。在MCU全速运行时，若想启用WDT（调试监视模式），需要通过DEMCR寄存器对DWT功能进行使能。DEMCR寄存器的详细说明如下：

启用DWT组件后，需要清空CYCCNT计数器的值，再通过操作DWT_CTRLR寄存器，启动CYCCNT计数器，DWT_CTRLR寄存器的详细说明如下：

1.4 适用范围

①Cortex-M3内核MCU
②Cortex-M33内核MCU
③Cortex-M4内核MCU

二、功能实现

#include "stm32u5xx_hal.h"

#define REG_DWT_CTRLR               (*(volatile u32 *)0xE0001000)
#define REG_DWT_CYCCNTR             (*(volatile u32 *)0xE0001004)
#define REG_DEMCR                   (*(volatile u32 *)0xE000EDFC)

void delay_init(void)
{
#if 0
    REG_DEMCR     |= (u32)(1u << 24);   /* 使能DWT外设 */
    REG_DWT_CYCCNTR &= (u32)0u;         /* 清空计数值 */
    REG_DWT_CTRLR |= (u32)(1u <<  0);   /* 启动DWT计数 */
#else
    CoreDebug->DEMCR |=  CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk;
    DWT->CTRL |=  DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk;
    DWT->CYCCNT = 0UL;
#endif
}

void delay_us(u32 in_xus)
{
    u32 init_tick = REG_DWT_CYCCNTR;
    u32 num_tick = (SystemCoreClock / 1000000) *in_xus;
    while((REG_DWT_CYCCNTR - init_tick) < num_tick);
}

void delay_ms(u32 in_xms)
{
    for(u32 i = 0; i < in_xms; i++)
    {
        delay_us(1000);
    }
}

延时性能：当MCU基于160MHz时钟全速运行时，延时1us时，误差约为356ns；延时1ms时，误差约为523ns。

注意事项：参照上述流程实现延时功能后，若MCU在非debug模式延时失效时，可能是因为MCU未复位导致的，需要手动对MCU进行复位。