单片机延时函数怎么写规范？

无际单片机编程

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文 | 无际（微信:2777492857）
全文约1687字，阅读大约需要 5 分钟
我们以前在开发产品的时候，肯定会碰到一些延时需求，比如常见的LED闪烁，按键消抖，控制IO口输出时序等等。
别小看延时，这个小问题，想做好，甚至要考虑到程序架构层面。
在开发板上，可能你用delay死延时，很简单。

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但是有个致命的问题，就是CPU阻塞，需要等延时完，程序才能往下执行，这种在实际产品大部分情况是不能用的，还有就是这种延时时间精度也不够，可能你延时500ms，实测550ms~600ms随机跳动。
如果换个主频从12MHz改为24MHz的单片机，所有定时全乱了套，改到你抓狂。
后面工作了，我就通过定时器，以全局变量来计时，然后判断变量值来判断时间，时间精度的问题解决了，但是又伴随着另一个问题，就是代码可扩展性和可移植性差，换一个项目，要增加新的延时时间，或者换一个单片机，代码又要大改。
今天带你彻底解决这个问题，分享我以前做产品一直在用的定时架构，已经经过几十个项目批量验证，稳定、可扩展，可移植。

一、架构实现思路图解
1.1 核心数据结构体

typedef struct {    uint16_t Period;        // 定时周期（50μs单位）    uint16_t CurrentCount;  // 当前计数值    void (*func)(void);     // 回调函数指针    TIMER_STATE_TYPEDEF state; // 状态标示} Stu_TimerTypedef;volatile Stu_TimerTypedef Stu_Timer[T_SUM]; // T_SUM建议定义8

1.2 三层架构设计

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二、代码逐行解析（核心函数）
2.1 硬件初始化函数

static void hal_timer4Config(void){    // TIM4时钟使能    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);        TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure = {0};    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 50 - 1;  // 50us间隔自动重装载值    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = SystemcoreClock/1000000 - 1; // 1MHz时基    //其它初始化代码}
2.2 定时器管理API
2.2.1 创建定时器

void hal_CreatTimer(TIMER_ID_TYPEDEF id, void (*proc)(void),                    uint16_t Period, TIMER_STATE_TYPEDEF state){    Stu_Timer[id].state = state;    Stu_Timer[id].Period = Period;   // 设置周期（50μs*Period）    Stu_Timer[id].CurrentCount = 0;  // 清空计数    Stu_Timer[id].func = proc;       // 绑定回调函数}


3.2.2 定时器状态控制

TIMER_RESULT_TYPEDEF hal_CtrlTimerAction(TIMER_ID_TYPEDEF id,                                        TIMER_STATE_TYPEDEF sta){    if(Stu_Timer[id].func != NULL){        Stu_Timer[id].state = sta; // 修改运行状态        return T_SUCCESS;    }    return T_FAIL; // 定时器未创建}


3.3 中断处理核心

void TIM4_IRQHandler(void){    if(TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_Update) != RESET){        // 全局中断处理函数        for(uint8_t i=0; i            if(Stu_Timer.state == T_STA_START){                 if(++Stu_Timer.CurrentCount >= Stu_Timer.Period){                    Stu_Timer.state = T_STA_STOP; // 单次触发模式                    Stu_Timer.func(); // 执行用户回调                }            }        }        TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update);    }}


三、基础用法示例
3.1 LED闪烁（1Hz）

// 定义LED任务ID#define LED_TASK_ID 0// LED回调函数void LED_Task(void){    GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13,                 (BitAction)(1 - GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_13)));}int main(void){    // 硬件初始化    hal_timerInit();      GPIO_Init(GPIOC, GPIO_Pin_13, GPIO_Mode_Out_PP);        // 创建定时器（10000*50μs=500ms）    hal_CreatTimer(LED_TASK_ID, LED_Task, 10000, T_STA_START);         while(1){        // 主循环可添加其他任务        if(需要重启定时器){            hal_ResetTimer(LED_TASK_ID, T_STA_START);        }    }}

3.2 按键消抖（进阶用法）

#define KEY_TASK_ID 1uint8_t key_state = 0;void Key_Scan_Task(void){    static uint16_t press_time = 0;        if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)){        if(++press_time > 10){ // 50μs*10=0.5ms            key_state = 1;        }    }else{        press_time = 0;        key_state = 0;    }}void Init_Key_Scan(void){    hal_CreatTimer(KEY_TASK_ID, Key_Scan_Task, 10, T_STA_START); // 每0.5ms扫描}
如果还是不会用，关于这个定时器架构，我在2018年也录了一套比较系统的教程，可滴滴我安排。

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以上两种是比较常用了，除了这个，我们无际单片机项目里还有控制单口时序驱动外围芯片的用法，比如语音芯片等等，用起来极其灵活。

这种是通过定时器的精准定时，定时任务在定时器中断里面执行，也是有缺点的，如果定时的任务多了，就会影响实时性。

所以，有些定时，不需要要求这么高的，我们一般是配合任务的Tick，然后每个任务里设置一个变量，通过递增和递减来延时。

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之前有同学问过我，怎么去验证这个定时器时间准不准？

我们在调试延时架构代码的阶段，会通过示波器，配合IO电平翻转去测试，比如10ms翻转一次，看下精度。

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