毫秒，微妙级别软件定时器
单片机开发中，软件定时器是常用的工具。定时执行特定任务和延时功能，都可以用软件定时器实现。
常见的延时函数的实现做法有：
1. 使用空指令进行延时，通过控制空指令的执行次数，进行延时。优点：不需要占用系统外设。缺点：系统运行指定个空指令的时间不稳定，中途出现的中断处理会严重影响计时的精确性。
2.使用单片机的定时器外设，设定特定的时间产生中断，进行计时。优点：计时准确，不受其他中断影响计时。缺点：浪费单片机外设资源，并且延时处理不能嵌套调用，灵活性不够。
这里要介绍的是利用单片机内部的sysTicket 定时器实现的软件定时器。sysTicket timer每毫秒产生一次中断，单片机内有一个无符号类型的32位全局变量msTicket对中断次数进行计数，我们可以认为msTicket
为当前“系统时间”。
先介绍相对简单的ms定时器，ms定时器的结构定义如下：
typedef struct { uint16_t start; uint32_t value; }MsSoftTimer;
start字段用来表示定时器的开关状态，考虑到字节对齐的问题，用了十六位的类型。如果单片机存储资源紧张，可以不用这个字段。value字段用来保存开始计时时刻系统的时间，也就是msTicket的值。
ms定时器的接口函数如下：
1 #define def_ms_tm(tm) MsSoftTimer tm; 2 #define declare_ms_tm(tm) extern MsSoftTimer tm; 3 #define get_ms_tm_val(tm) _get_ms_tm_val(tm.value) 4 5 #define start_ms_tm(tm) do \ 6 { \ 7 tm.start = 1; \ 8 tm.value = get_msTicks(); \ 9 }while(0) 10 11 #define init_ms_tm(tm) do \ 12 { \ 13 tm.start = 0; \ 14 tm.value = 0; \ 15 }while(0) 16 17 #define is_ms_tm_on(tm) ( tm.start) 18 #define stop_ms_tm(tm) tm.start = 0
定义定时器，本质是就是定义一个定时器类型的变量。可以嵌套调用，如果要在中断处理函数中使用软件定时器，要先将msTicket 中断的优先级设置为最高级别的，并且可以抢占。获取当前的计时时间，就是将当前的“系统时间”，减去定时器开始计时时刻的时间。具体实现如下：
1 uint32_t _get_ms_tm_val(uint32_t pre_timer_val) 2 { 3 uint32_t curr_timer_val = msTicks; 4 uint32_t ret_timer_val = 0; 5 6 if ( curr_timer_val >= pre_timer_val) 7 { 8 ret_timer_val = curr_timer_val - pre_timer_val; 9 } 10 else 11 { 12 ret_timer_val = 0xFFFFFFFF - pre_timer_val + curr_timer_val; 13 } 14 15 return ret_timer_val; 16 }
第12行代码中，对msTicket 变量溢出做了判断和处理。
利于ms软件定时器实现的ms延时函数如下：
void delay_ms(uint32_t ms) { if ( ms == 0) return ; def_ms_tm(tm_ms_count); start_ms_tm(tm_ms_count); while ( get_ms_tm_val(tm_ms_count) < ms) ; stop_ms_tm(tm_ms_count); }
us 定时器实现原理跟ms定时器类似，但会稍微复杂一些。us定时利用系统sysTicket 定时器内部的计数值（SysTick Current Value）进行计时。如果系统时钟为20M,每隔1us，SysTick Current Value减少20。
如果系统时钟为48M，每隔1us，SysTick Current Value 减少48。系统sysTicket 定时器结构如下：
1 typedef struct 2 { 3 __IO uint32_t CTRL; /*!< Offset: 0x000 (R/W) SysTick Control and Status Register */ 4 __IO uint32_t LOAD; /*!< Offset: 0x004 (R/W) SysTick Reload Value Register */ 5 __IO uint32_t VAL; /*!< Offset: 0x008 (R/W) SysTick Current Value Register */ 6 __I uint32_t CALIB; /*!< Offset: 0x00C (R/ ) SysTick Calibration Register */ 7 } SysTick_Type;
us 定时器的结构体如下：
1 typedef struct 2 { 3 uint16_t start; 4 uint32_t init_ticket_val; 5 uint32_t init_ms_val; 6 }UsSoftTimer;
init_ticket_val 记录的是开始计时时刻SysTick Current Value的值。init_ms_val 记录的是开始计时时刻msTicket 的值。
us 定时器接口函数实现如下：
1 void _start_us_sw(USSoftTimer* pTM) 2 { 3 pTM->init_ms_val = msTicks; 4 pTM->init_ticket_val = SysTick->VAL; 5 pTM->start = 1; 6 } 7 8 #pragma O0 9 uint32_t _get_us_tm_val(USSoftTimer* pTM) 10 { 11 volatile uint32_t curr_ms = msTicks; 12 volatile uint32_t curr_ticket_val = SysTick->VAL; 13 volatile uint32_t ms_interval = 0; 14 volatile uint32_t sys_clock = SysTick -> LOAD / 1000; 15 volatile uint32_t us_interval = 0; 16 17 18 if ( curr_ticket_val > pTM->init_ticket_val) 19 us_interval = ( SysTick->LOAD - (curr_ticket_val - pTM->init_ticket_val)) / sys_clock; 20 else 21 us_interval = (pTM->init_ticket_val - curr_ticket_val) / sys_clock; 22 23 if ( curr_ms != pTM->init_ms_val) 24 { 25 26 if ( curr_ms >= pTM->init_ms_val) 27 ms_interval = curr_ms - pTM->init_ms_val; 28 else 29 ms_interval = 0xFFFFFFFF - pTM->init_ms_val+ curr_ms; 30 31 if ( curr_ticket_val > pTM->init_ticket_val) 32 ms_interval -= 1; 33 34 us_interval += ms_interval * 1000; 35 36 } 37 38 return us_interval; 39 } 40 41 #define def_us_tm(tm) UsSoftTimer tm 42 #define declare_us_tm(tm) extern UsSoftTimer tm 43 #define get_us_tm_val(tm) _get_us_tm_val(&tm) 44 #define is_us_tm_on(tm) (1== tm.start) 45 #define stop_us_tm(tm) tm.start = 0 46 #define start_us_tm(tm) _start_us_sw(&tm)
us延时函数的实现如下：
1 void delay_us(uint32_t us) 2 { 3 if ( us <= 1) return ; 4 def_us_tm(tm_us_count); 5 start_us_tm(tm_us_count); 6 while ( get_us_tm_val(tm_us_count) < us) 7 ; 8 stop_us_tm(tm_us_count); 9 }
