stm32F103C8T6标准库DWT基础应用1

目录1.DWT介绍2. DWT精度3.DWT 精确延时功能4. DWT相关寄存器4.1 DEMCR4.2 DWT_CYCCNT4.3 CYCCNTENA4.4 寄存器总结5. DWT宏定义编写6. DWT模块代码6.1 DWT初始化6.2 获取当前时间戳6.3 节拍数转换成对应的时间6.4 us延时6.5 ms延时6.6 s延时1.DWT介绍在Cortex-M里面有一个外设叫DWT(DataWatchpoint andTrace)是用于系统调试及跟踪它有一个32位的寄存器叫CYCCNT它是一个向上的计数器记录的是内核时钟运行的个数内核时钟跳动一次该计数器就加1精度非常高决定内核的频率是多少。2. DWT精度例如本教程是基于F103系列内核时钟是72M那精度就是1/72M14ns而程序的运行时间都是微秒级别的所以14ns的精度是远远够的。假设内核频率为72M内核跳一次的时间大概为1/72M14ns最长能记录的时间为60s2的32次方/72000000。如果是H7这种400M主频的芯片那它的计时精度高达1/400M2.5ns。如果是i.MXRT1052这种高速的处理器假设内核频率为528M内核跳一次的时间大概为1/528M1.9ns,(最长能记录的时间为8.13s2的32次方/528000000。当CYCCNT溢出之后会清0重新开始向上计数。3.DWT 精确延时功能要实现延时的功能总共涉及到三个寄存器DEMCR、DWT_CTRL、DWT_CYCCNT分别用于开启DWT功能、开启CYCCNT及获得系统时钟计数值。详细内容出自文献《DDI0337Hcortexm3_r2p0_trm》与《CM3权威指南CnR2》等4. DWT相关寄存器4.1 DEMCR想要使能DWT外设需要由另外的内核调试寄存器DEMCR的位24控制写1使能。DEMCR的地址是OxEOOOEDFC。关于该寄存器的详情见图DEMCR的位24写1使能。4.2 DWT_CYCCNT使能DWT_CYCCNT寄存器之前先清0。其基地址是OxE0001004复位默认值是0可读写类型。所以往0xE0001004这个地址写0就将DWT_CYCCNT清0了。4.3 CYCCNTENA它是DWT控制寄存器DWT_CTRL的第一位其基地址为OxE0001000写1使能则启用CYCCNT计数器否则CYCCNT计数器将不会工作。4.4 寄存器总结想要使用DWT的时候需要将 DEMCR寄存器的第24位写1使能。想要查看计数的值去看DWT_CYCCNT寄存器里面计数的值。如果想要开始计数DWT 控制寄存器 DWT_CTRL 的第 0 位 CYCCNTENA 置 1开启 CYCCNT 硬件自增计数。5. DWT宏定义编写/*DWT时间戳相关寄存器定义*/#defineDEMCR(*(uint32_t*)(0xE000EDFC))#defineDWT_CTRL(*(uint32_t*)(0xE0001000))#defineDWT_CYCCNT(*(uint32_t*)(0xE0001004))#defineDEMCR_TRCENA(124)#defineDWT_CTRL_CYCCNTENA(10)外设叫DWT(Data Watchpoint and Trace数据观察点与跟踪单元)该外设有一个32位的寄存器叫CYCCNT它是一个向上的计数器记录的是内核时钟运行的个数内核每一个时钟周期时间大概为1/72M14ns最长能记录的时间约为60s 2的32次方 /72000000当CYCCNT溢出之后自动清零重新开始向上计数。开关1 DEMCR调试异常与监控控制寄存器 (寄存器地址0xE000EDFC) DEMCR_TRCENA管理第24位使能(DWT工作) 开关2 DWT_CTRL控制寄存器 (寄存器地址0xE0001000) DWT_CTRL_CYCCNTENA管理第0位(计数器工作) DWT_CYCCNTDWT 周期计数器寄存器 (寄存器地址0xE0001004) 存放计数值CPU每一个时钟周期自动1。(使用前需要软件手动清零) 使能CYCCNT计数的操作步骤 1、先使能DWT外设准备这个由内核调试寄存器DEMCR的位24控制写1使能 2、使能CYCCNT计数器之前先清0。 3、使能CYCCNT计数器这个由DWT_CTRL的位0控制写1使能6. DWT模块代码6.1 DWT初始化/** * brief 初始化 DWT 计数器 * param 无 * retval 使用DWT延时函数之前必须调用本函数 */voidDWT_Init(void){/* 1.先使能DWT设备准备 */DEMCR|(uint32_t)DEMCR_TRCENA;/* 2.DWT CYCCNT寄存器清0 */DWT_CYCCNT(uint32_t)0U;//使能CYCCNT计数器之前先清0。/* 使能Cortex-M DWT CYCCNT 寄存器 */DWT_CTRL|(uint32_t)DWT_CTRL_CYCCNTENA;}6.2 获取当前时间戳/** * brief 获取当前的时间戳 * param 无 * retval 当前时间戳,即DWT_CYCCNT寄存器的值 */uint32_tDWT_GetTick(void){return(uint32_t)DWT_CYCCNT;}6.3 节拍数转换成对应的时间/** * brief 节拍数转化时间间隔(微秒单位) * param tick: 需要转换的节拍数 * param frequency: 内核时钟频率 * retval 当前时间戳,即DWT_CYCCNT寄存器的值 */uint32_tDWT_TickToMicrosecond(uint32_ttick,uint32_tfrequency){return(uint32_t)1000000.0/frequency*tick;}传入的tick3600代表需要累计走过 3600 个 CPU 内核时钟节拍。DWT‑CYCCNT 寄存器每个内核时钟周期自动 1当DWT-CYCCNT − start这个差值累加到 3600 时硬件层面真实流逝时间就是 50μsCPU 主频 72MHz 条件下。这里的tick DWT-CYCCNT − start周期差值只是用户只需要传递节拍数CYCCNT和us互相转换1/SystemCoreClock*CYCCNTs 1000/SystemCoreClock*CYCCNTms 1000 000/SystemCoreClock*CYCCNTus (x)us6.4 us延时/** * brief DWT计数实现精确延时32位计数器 * param time : 延迟长度单位1 us * retval 无 * note 无 */voidDWT_DelayUs(__IOuint32_ttime){/* 将微秒转化为对应的时钟计数值*/uint32_ttick_durationtime*(SystemCoreClock/1000000);uint32_ttick_startDWT_GetTick();/* 刚进入时的计数器值 */while(DWT_GetTick()-tick_starttick_duration);}tick_duration time * (SystemCoreClock / 1000000) ;time输入单位微秒 usSystemCoreClock内核时钟单位Hztick_duration输出DWT 需要的节拍数就是DWT-CYCCNT‑start要达到的差值完整流程72MHztime50time50计算tick_duration 50 * (SystemCoreClock/1000000)→tick_duration 3600tick_start DWT-CYCCNT;假设此刻寄存器读到 12400tick_start 12400while 判断(DWT-CYCCNT - tick_start) 3600差值不到 3600循环继续等待CYCCNT 硬件持续 1差值 ≥3600退出 while延时完成6.5 ms延时/** * brief DWT计数实现精确延时32位计数器 * param time : 延迟长度单位1 ms * retval 无 */voidDWT_DelayMs(__IOuint32_ttime){for(uint32_ti0;itime;i){DWT_DelayUs(1000);}}6.6 s延时/** * brief DWT计数实现精确延时32位计数器 * param time : 延迟长度单位1 s * retval 无 */voidDWT_DelayS(__IOuint32_ttime){for(uint32_ti0;itime;i){DWT_DelayMs(1000);}}