一、单片机延时分类

1、软件延时：在程序中使用循环等语句来消耗一定的时间，从而实现延时，这种方式简单易用，但会占用CPU资源，影响程序的响应性能。

2、硬件延时：通过外部电路或者定时器等硬件模块来实现延时，这种方式可以不占用CPU资源，但需要占用额外的硬件资源，增加系统成本和复杂度。

3、系统延时：一些单片机芯片提供了硬件延时和软件延时的组合方式，例如使用定时器和中断相结合的方式来实现精确的延时，这种方式既能够满足延时的精度要求，又能够减少CPU的占用率，提高系统的响应性能。

4、外部时钟：通过外部时钟来实现精确的延时，这种方式需要使用外部时钟电路，并配置好单片机的时钟源，可以实现高精度的延时，但同时也增加了系统的复杂度和成本。

二、软件延时举例

下面是一个简单的单片机软件延时的演示代码，以STM32为例，使用SysTick中断来实现延时：

#include "stm32f10x.h"void SysTick_Handler(void){static uint32_t ticks = 0;ticks++;    // 计数器加1}void delay_ms(uint32_t ms){uint32_t ticks = 0;ticks = ms * SystemCoreClock / 1000;    // 计算延时的时钟周期数SysTick->CTRL = 0;    // 关闭SysTick定时器SysTick->LOAD = ticks - 1;    // 设置定时器的重装载值SysTick->VAL = 0;    // 清空定时器的计数器SysTick->CTRL = 0x00000005;    // 开启SysTick定时器，使用CPU时钟源while(!(SysTick->CTRL & 0x00010000));    // 等待延时结束}int main(void){RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);    // 使能GPIOC时钟GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);    // 初始化PC13引脚为推挽输出模式while(1){GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);    // PC13输出高电平delay_ms(1000);    // 延时1秒GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);    // PC13输出低电平delay_ms(1000);    // 延时1秒}}

上述代码中，delay_ms()函数使用SysTick定时器实现了精确的延时，可以实现LED灯的闪烁效果。具体来说，delay_ms()函数首先计算出延时的时钟周期数，然后关闭SysTick定时器，设置定时器的重装载值，清空计数器，最后开启定时器，等待延时结束。使用SysTick定时器可以实现精确的延时，同时不会占用CPU的资源。

三、硬件延时的举例

下面是一个单片机系统硬件延时的举例，以STM32为例，使用定时器来实现延时：

#include "stm32f10x.h"void delay_us(uint32_t us){TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);    // 关闭TIM3定时器TIM_SetCounter(TIM3, 0);    // 清空计数器TIM_SetAutoreload(TIM3, us - 1);    // 设置重装载值TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);    // 开启TIM3定时器while(TIM_GetFlagStatus(TIM3, TIM_FLAG_Update) == RESET);    // 等待计数器溢出TIM_ClearFlag(TIM3, TIM_FLAG_Update);    // 清除计数器溢出标志}int main(void){RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);    // 使能TIM3时钟TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 65535;    // 设置定时器周期为65535TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71;    // 设置预分频系数为72-1TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;    // 设置时钟分割为1TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;    // 设置计数器为向上计数模式TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);    // 初始化TIM3定时器GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);    // 使能GPIOC时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);    // 初始化PC13引脚为推挽输出模式while(1){GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);    // PC13输出高电平delay_us(1000000);    // 延时1秒GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);    // PC13输出低电平delay_us(1000000);    // 延时1秒}}

上述代码中，delay_us()函数使用TIM3定时器实现了硬件延时，可以实现LED灯的闪烁效果。具体来说，delay_us()函数首先关闭TIM3定时器，然后清空计数器，设置重装载值，开启定时器，等待计数器溢出，最后清除计数器溢出标志。使用定时器可以实现高精度的延时，同时不会占用CPU的资源。

四、阻塞式延时和非阻塞式延时的区别

阻塞式延时和非阻塞式延时是两种不同的延时方式，主要区别在于是否会阻塞程序的执行。

阻塞式延时是指程序在执行延时函数时会一直等待，直到延时结束后才会继续执行下一条指令。在延时期间，程序无法执行其他任务。例如，以下代码是一个阻塞式延时的例子：

void delay_ms(uint32_t ms){uint32_t i, j;for(i = 0; i < ms; i++){for(j = 0; j < 7200; j++);    // 延时1毫秒}}

在上述代码中，程序在执行延时函数时会一直等待，直到延时结束后才会继续执行下一条指令。如果需要延时1秒，程序会占用1秒的时间，无法执行其他任务。

非阻塞式延时是指程序在执行延时函数时可以继续执行其他任务，不会一直等待。在延时期间，程序可以执行其他任务。例如，以下代码是一个非阻塞式延时的例子：

void delay_ms(uint32_t ms){uint32_t ticks = ms * SystemCoreClock / 1000;uint32_t start = SysTick->VAL;while((SysTick->VAL - start) < ticks);}

在上述代码中，程序在执行延时函数时可以继续执行其他任务，不会一直等待。如果需要延时1秒，程序可以在延时期间执行其他任务，只有在延时结束后才会继续执行延时函数中的下一条指令。

总的来说，阻塞式延时会占用CPU的资源，无法执行其他任务，而非阻塞式延时可以让程序在执行延时函数时继续执行其他任务，提高了程序的效率。但是非阻塞式延时需要使用定时器或者其他硬件资源来实现，实现起来相对复杂一些。
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作者：王小琪
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