stm32F103C8T6标准库DWT基础应用1

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

/*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(1<<24)#defineDWT_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。

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

/** * @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

/** * @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_duration=time*(SystemCoreClock/1000000);uint32_ttick_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）

1. time=50，计算：tick_duration = 50 * (SystemCoreClock/1000000)→tick_duration = 3600
2. tick_start = DWT->CYCCNT;，假设此刻寄存器读到 12400，tick_start =12400
3. 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

/** * @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_ti=0;i<time;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_ti=0;i<time;i++){DWT_DelayMs(1000);}}