stm32F103C8T6标准库DWT基础应用1

1.DWT介绍
[2. DWT精度](#2. DWT精度)
[3.DWT 精确延时功能](#3.DWT 精确延时功能)
[4. DWT相关寄存器](#4. DWT相关寄存器)
- [4.1 DEMCR](#4.1 DEMCR)
- [4.2 DWT_CYCCNT](#4.2 DWT_CYCCNT)
- [4.3 CYCCNTENA](#4.3 CYCCNTENA)
- [4.4 寄存器总结](#4.4 寄存器总结)
[5. DWT宏定义编写](#5. DWT宏定义编写)
[6. DWT模块代码](#6. DWT模块代码)
- [6.1 DWT初始化](#6.1 DWT初始化)
- [6.2 获取当前时间戳](#6.2 获取当前时间戳)
- [6.3 节拍数转换成对应的时间](#6.3 节拍数转换成对应的时间)
- [6.4 us延时](#6.4 us延时)
- [6.5 ms延时](#6.5 ms延时)
- [6.6 s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1/72M=14ns，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1/72M=14ns（最长能记录的时间为：

60s=2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1/400M=2.5ns。

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1/528M=1.9ns,(最长能记录的时间为：8.13s=2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

c 复制代码

/*DWT时间戳相关寄存器定义*/

#define DEMCR                   (*(uint32_t *)(0xE000EDFC))
#define DWT_CTRL                (*(uint32_t *)(0xE0001000))
#define DWT_CYCCNT              (*(uint32_t *)(0xE0001004))

#define DEMCR_TRCENA            (1 << 24)
#define DWT_CTRL_CYCCNTENA      (1 << 0)

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1/72M=14ns（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。

复制代码

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_CYCCNT：DWT 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

c 复制代码

 /**
  * @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
  */
void DWT_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

c 复制代码

 /**
  * @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_t DWT_GetTick(void) 
{
    return (uint32_t)DWT_CYCCNT;
}

6.3 节拍数转换成对应的时间

c 复制代码

 /**
  * @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_t DWT_TickToMicrosecond(uint32_t tick, uint32_t frequency) 
{
    return (uint32_t)1000000.0 / frequency * tick;
}

传入的tick=3600，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 50μs（CPU 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*CYCCNT（s） = 1000/SystemCoreClock*CYCCNT（ms）

= 1000 000/SystemCoreClock*CYCCNT（us）= (x)us

6.4 us延时

c 复制代码

/**
  * @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
  */
void DWT_DelayUs(__IO uint32_t time)
{
    /* 将微秒转化为对应的时钟计数值*/
    uint32_t tick_duration= time * (SystemCoreClock / 1000000) ;
    uint32_t tick_start = DWT_GetTick();         /* 刚进入时的计数器值 */
    
    while(DWT_GetTick() - tick_start < tick_duration);
}

tick_duration= time * (SystemCoreClock / 1000000) ;

time：输入，单位 微秒 us
SystemCoreClock：内核时钟，单位 Hz
tick_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（72MHz，time=50）

time=50，计算：tick_duration = 50 * (SystemCoreClock/1000000) → tick_duration = 3600
tick_start = DWT->CYCCNT;，假设此刻寄存器读到 12400，tick_start =12400
while 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

c 复制代码

/**
  * @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
  */
void DWT_DelayMs(__IO uint32_t time)
{
    for(uint32_t i = 0; i < time; i++)
    {
        DWT_DelayUs(1000);
    }
}

6.6 s延时

c 复制代码

/**
  * @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
  */
void DWT_DelayS(__IO uint32_t time)
{
    for(uint32_t i = 0; i < time; i++)
    {
        DWT_DelayMs(1000);
    }
}

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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 DEMCR

4.2 DWT_CYCCNT

4.3 CYCCNTENA

4.4 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