ARM CMx DWT硬件延时函数实现

在单片机程序当中，延时函数是标配，简单的不精确延时可用软件实现，但如果想要获得精准的可重入微秒级延时，就必须得使用硬件解决。

使用硬件延时主要有3种方案：

1、systick定时器；

2、timerx定时器；

3、DWT系统时钟计数器；

本文所讲解的就是第3种，如何利用DWT硬件，实现硬件延时功能。

DWT是ARM Cortex-M3/M4/M7/M33处理器的标配模块之一，因此只要是基于此内核的单片机都可以实现DWT延时功能，比如常见的STM32F1xx、STM32F4xx、STM32F7xx、GD32F1xx等等等。

DWT模块有很多功能，当前我们只用到它的系统时钟计数功能，DWT模块的系列寄存器中有1个32bit的CYCCNT寄存器，它存储着当前PC采样周期计数值，每个系统时钟其值自增1。例如STM32F103ZET6系统频率为72MHz，那么每秒钟，DWT->CYCCNT会增加72000000。

开启DWT->CYCCNT计数步骤如下：

1、DEMCR的TRCENA置1；（使能DWT功能）

2、DWT->CYCCNT清零；

3、DWT->CTRL的CYCCNTENA置1；（使能DWT_CYCCNT计数器）

经过如上对DWT初始化后，DWT->CYCCNT的值便以系统时钟频率进行递增，溢出后值变成0后再次自动递增。

函数实现逻辑：

1、读取起始时刻CYCCNT值，记录到Start变量；

2、计算需要延时的系统时钟数，并加上Start变量值，记录到Stop变量；

3、一直读取CYCCNT的值，直到CYCCNT超过Stop变量值；

如此，需要分为2种情况：

1、Start <= Stop:

此时，如果读取到的CYCCNT实时值处在B区间，表示当前延时时间还未结束；如果读取到的CYCCNT实时值处在A或者C区间时，表示延时时间已到。

2、Start > Stop:

此时，如果读取到的CYCCNT实时值处在B区间，表示当前延时时间已到；如果读取到的CYCCNT实时值处在A或者C区间时，表示延时时间还未结束。

代码实现如下：

#include "stdint.h"
#include "core_cm4.h"


void vDWTDelayInit(void)
{
    DWT->CTRL &= ~DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk;
    CoreDebug->DEMCR &= ~CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk;

    CoreDebug->DEMCR |= CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk;
    DWT->CYCCNT = 0;
    DWT->CTRL |= DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk;
}


void vDWTDelayS(float fTime)
{
    int32_t iTime = fTime;

    while((iTime--) > 0)
    {
        vDWTDelayUs(1000000.0f);
    }

    fTime -= iTime;
    vDWTDelayUs(fTime * 1000000.0f);
}


void vDWTDelayMs(float fTime)
{
    vDWTDelayUs(fTime * 1000.0f);
}


void vDWTDelayUs(float fTime)
{
    volatile uint32_t uiTimeStop = 0u, uiTimeStart = 0u;

    uiTimeStart = DWT->CYCCNT;
    uiTimeStop  = (uint32_t)((SystemCoreClock / 1000000u) * fTime) + uiTimeStart;

    if(uiTimeStop >= uiTimeStart)
        while((DWT->CYCCNT > uiTimeStart) && (DWT->CYCCNT < uiTimeStop));
    else
        while(!((DWT->CYCCNT > uiTimeStop) && (DWT->CYCCNT < uiTimeStart)));
}