嵌入式开发|单片机硬件与软件延时区别

嵌入式艺术 2022-11-17 11:30


在嵌入式项目中,软件开发基本上都会使用到延时,那么,该用软件延时还是硬件延时?它们又有什么区别呢?

今天就来讲讲关于硬件延时和软件延时的内容,以及它们的区别。

硬件和软件延时

延时的种类很多,先给大家普及一下延时相关概念和分类。

1.硬件延时

指利用具有计数功能的硬件进行延时。


比如:定时器(Timer)、 实时时钟(RTC)、 系统滴答定时器(SysTick)等具有计数功能的硬件。


2.软件延时

相对硬件延时而言,软件延时就是写一段软件代码,通过消耗CPU时间进行延时。


比如软件延时函数:

void Delay(uint32_t Cnt){  uint32_t i;
while(Cnt--) { for(i=0; i<0x80000; i++); }}


阻塞和非阻塞延时

实际应用中,延时分阻塞和非阻塞延时。


1.阻塞延时

指CPU一直停留阻塞,不去做其它事情,直到延时结束结束。


像上面那个软件延时(Delay)就是一个典型的阻塞延时,一直消耗CPU,直到延时结束。


2.非阻塞延时

指在延时期间,没有阻塞CPU,也就是说CPU在延时期间可以执行其它代码。


比如:利用定时器中断延时,只需要开启定时器,在中断(计数)到来之前,CPU可以执行其它代码。


3.额外举例

a.利用定时器也能实现阻塞延时,比如STM32的HAL自带的阻塞延时:

__weak void HAL_Delay(uint32_t Delay){  uint32_t tickstart = HAL_GetTick();  uint32_t wait = Delay;
/* Add a freq to guarantee minimum wait */ if (wait < HAL_MAX_DELAY) { wait += (uint32_t)(uwTickFreq); }
while ((HAL_GetTick() - tickstart) < wait) { }}


b.利用RTOS自带的系统延时实现非阻塞延时,这个实现原理实际是利用了硬件延时(系统滴答)。


当然,这个延时的原理(延时函数代码)相对比较复杂,对于普通用户只需要知道如何调用以及简单原理即可,感兴趣的老铁可以自行研究一下。


通常在一些RTOS的(Demo)例子的任务中都有系统延时,ucos非阻塞延时:

OSTimeDly(10);

再比如FreeRTOS非阻塞延时:

vTaskDelay(10);


关于RTOS的延时,这里额外拓展一下关于RTOS中的相对延时和绝对延时的内容,请移步至文章《RTOS中相对延时和绝对延时的区别


硬件和软件延时区别

通过以上分析,其实不难得出,硬件延时相对软件延时更普遍。

1.软件相对硬件延时精度更差;

2.软件延时为阻塞延时,硬件延时可阻塞,也可非阻赛延时;

3.硬件延时应用更灵活、更广泛;

......


实际应用中,硬件延时、非阻塞延时相对更普遍。

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