蜂鸣器应用

Author：余生

一、准备

新建文件夹及文件

类似形式

配置工程包含路径

为了让编译器找到头文件：

1. 点击 Options for Target （小魔术棒图标）
2. 在 C/C++ 选项卡 → Include Paths → 点击 ... 添加路径

二、硬件图

三、代码编写及解读

delay.h

#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H

void Delay_us(uint32_t us);
void Delay_ms(uint32_t ms);
void Delay_s(uint32_t s);

#endif

我们接下来具体解析这些代码 ：

1. 头文件保护（防止重复包含）

#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H

// 函数声明...

#endif

为什么需要头文件保护？

• 避免重复定义：在大型项目中，一个 .h 文件可能会被多个 .c 文件包含。如果直接包含而没有保护机制，编译器会多次看到相同的定义，导致 “重复定义” 错误。
• 提高编译效率：一旦某个 .h 文件被包含过一次，后续再包含时编译器可以跳过其内容，减少编译时间。

如何工作？

• #ifndef __DELAY_H ：检查宏 __DELAY_H 是否已定义。如果未定义，则继续执行下面的代码。
• #define __DELAY_H ：定义宏 __DELAY_H ，表示这个头文件已经被包含过了。
• #endif ：结束条件编译块。

2. 延时函数声明

void Delay_us(uint32_t us);
void Delay_ms(uint32_t ms);
void Delay_s(uint32_t s);

为什么需要多种延时函数？

• 满足不同需求：程序中可能需要微秒级、毫秒级或秒级的延时，提供多种函数可以更灵活地控制延时精度。
• 代码复用：虽然内部实现可能基于同一个原理（如 SysTick 定时器），但通过封装成不同的函数，可以让调用者更直观地选择合适的延时单位。

参数类型 uint32_t 的选择

• 无符号整数：延时值不可能为负数，因此使用 unsigned int 类型。
• 32 位宽度：保证足够大的范围，例如 uint32_t 可以表示 0 到 4294967295 之间的值，足以覆盖大多数延时需求。

delay.c

#include "stm32f10x.h"

/**
 * @brief  微秒级延时
 * @param  xus 延时时长，范围：0~233015
 * @retval 无
 */
void Delay_us(uint32_t xus) {
    SysTick->LOAD = 72 * xus;    // 设置定时器重装值
    SysTick->VAL = 0x00;         // 清空当前计数值
    SysTick->CTRL = 0x00000005;  // 设置时钟源为HCLK，启动定时器
    while (!(SysTick->CTRL & 0x00010000));  // 等待计数到0
    SysTick->CTRL = 0x00000004;             // 关闭定时器
}

/**
 * @brief  毫秒级延时
 * @param  xms 延时时长，范围：0~4294967295
 * @retval 无
 */
void Delay_ms(uint32_t xms) {
    while (xms--) {
        Delay_us(1000);
    }
}

/**
 * @brief  秒级延时
 * @param  xs 延时时长，范围：0~4294967295
 * @retval 无
 */
void Delay_s(uint32_t xs) {
    while (xs--) {
        Delay_ms(1000);
    }
}

我们接下来具体解析这些代码 ：

SysTick 定时器

在 STM32 芯片内部，有一个叫 SysTick（系统滴答）定时器 的小工具，它就像一个倒计时的闹钟。

• 它是一个 24 位的倒计数器，最大能数到 16,777,215（2²⁴ - 1）。
• 每过一个 “滴答”（tick），它就减 1，减到 0 时会 “响铃”（置位标志位），我们可以检测这个 “响铃” 来判断时间到了。

我们就是用这个 “小闹钟” 来实现精确延时的！

Delay_us(uint32_t xus)

void Delay_us(uint32_t xus) {
    SysTick->LOAD = 72 * xus;               // 设置倒计时的初始值
    SysTick->VAL = 0x00;                    // 当前计数值清零
    SysTick->CTRL = 0x00000005;             // 启动定时器，使用 HCLK 时钟
    while (!(SysTick->CTRL & 0x00010000));  // 等待它数到 0
    SysTick->CTRL = 0x00000004;             // 关闭定时器
}

逐行讲解

1. SysTick->LOAD = 72 * xus;

• LOAD 寄存器：设置 “小闹钟” 一开始从多少开始倒数。
• 为什么是 72 * xus ？
• 因为我们的 STM32F103 主频是 72MHz，也就是每秒 72,000,000 个时钟周期。
  • 1 微秒（μs） = 1/1,000,000 秒
  • 在 72MHz 下，1 微秒内有 72,000,000 / 1,000,000 = 72 个时钟周期。
• 所以，要延时 1 微秒，就让 SysTick 数 72 下。
• 要延时 xus 微秒，就数 72 * xus 下。
• 举例：
  • Delay_us(10) → 数 72 × 10 = 720 下
  • Delay_us(50) → 数 72 × 50 = 3600 下

注意： LOAD 最大只能写 16,777,215，所以 72 * xus ≤ 16,777,215 → xus ≤ 233,015 微秒 ≈ 233 毫秒

2. SysTick->VAL = 0x00;

• VAL 是当前计数值。
• 清零是为了确保从 0 开始倒数，避免上次延时残留的数值影响。

3. SysTick->CTRL = 0x00000005;

• CTRL 是控制寄存器，用来启动和配置 SysTick。
• 0x00000005 的二进制是： 0000 ... 0000 0101
  • 第 0 位（ENABLE）= 1 → 启动定时器
  • 第 2 位（CLKSOURCE）= 1 → 使用 HCLK（72MHz）作为时钟源
  • 第 1 位（TICKINT）= 0 → 不开启中断（我们只用轮询）

简单记： 0x5 = 开启定时器 + 使用主时钟

4. while(!(SysTick->CTRL & 0x00010000));

• 0x00010000 是第 16 位（COUNTFLAG），表示 “是否数到 0 了”。
• !(...) 表示 “还没数到 0”，就一直等。
• 一旦数到 0，这一位变成 1，条件不成立，跳出循环。

相当于：“闹钟没响，我就一直等”

5. SysTick->CTRL = 0x00000004;

• 把 ENABLE 位（第 0 位）关掉，停止定时器。
• 避免它继续运行，影响下一次延时。

0x4 = 只保留时钟源，关闭使能

3.main.c

#include "Delay.h"
#include "stm32f10x.h"  // Device header

int main(void) {
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

    while (1) {
        GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
        Delay_ms(100);
        GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
        Delay_ms(100);
        GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
        Delay_ms(100);
        GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
        Delay_ms(700);
    }
}