stm32 HAL_Delay 卡死原因解析（非中断优先级问题）

原创已于 2025-07-18 22:38:27 修改 · 3.3k 阅读

51 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#stm32 #嵌入式硬件 #单片机

于 2025-07-18 21:43:29 首次发布

该文章已生成可运行项目，

STM32 HAL库是STM32系列单片机开发中非常流行的硬件抽象层库，其中的延时函数 HAL_Delay 被广泛使用。然而，在实际开发中，我们会遇到 HAL_Delay 卡死的问题，尤其是在自定义微秒延时函数的情况下，本文将详细解析 HAL_Delay 的原理，介绍常见的微秒延时实现方法，并重点分析两者冲突的根本原因。当我们用keil进行debug的时候，会进入到这个界面：

debug 调试图

一、HAL_Delay 的工作原理

HAL_Delay 函数是基于系统时基 uwTick 实现的阻塞延时函数。其核心代码大致如下：

__weak void HAL_Delay(uint32_t Delay)//hal_delay延时函数
{
  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)
  {
  }
}

__weak uint32_t HAL_GetTick(void)//返回uwtick值
{
  return uwTick;
}

void SysTick_Handler(void)//中断服务程序
{
  /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */

  /* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */
  HAL_IncTick();
  /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */

  /* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */
}

__weak void HAL_IncTick(void)//uwtick自增函数
{
  uwTick += uwTickFreq;
}

1.1 系统时基 `uwTick`

uwTick 是 HAL 库中的全局变量，表示系统运行的“毫秒计数器”。
这个计数器通过 SysTick 定时器的 1ms 中断周期自动递增。
SysTick_Handler 中断服务程序调用 HAL_IncTick() 实现 uwTick++。

1.2 SysTick 定时器

SysTick 是 Cortex-M内核自带的一个24位递减计数器，专门用来产生系统节拍。
HAL库在初始化时（HAL_Init函数内部）配置 SysTick 产生1ms周期中断。
这保证了 uwTick 可以稳定、自动递增。
```
HAL_StatusTypeDef HAL_Init(void)//部分代码
{

  HAL_InitTick(TICK_INT_PRIORITY);
}
```
我们在使用cubemx的时候会自动进行hal库的初始化，就会将滴答定时器初始化为1ms中断一次进行uwtick的自增。

二、常见的微秒延时实现方式

STM32单片机HAL库不自带精度很高的微秒延时函数，通常我们会自行实现，常见方式有：

2.1 使用 SysTick 重载寄存器轮询（卡死原因）

void delay_us(uint16_t uS){ //uS微秒级延时程序（参考值即是延时数，72MHz时最大值233015）	
	
	SysTick->LOAD= AHB_INPUT *uS;      //重装计数初值（当主频是72MHz，72次为1微秒）
	SysTick->VAL=0x00;        //清空定时器的计数器
	SysTick->CTRL=0x00000005;//时钟源HCLK，打开定时器
	while(!(SysTick->CTRL&0x00010000)); //等待计数到0
	SysTick->CTRL=0x00000004;//关闭定时器
}

SysTick->CTRL = 0x5;
这个配置里：

Bit0：计数器使能（Enable）
Bit1：SysTick 中断使能（TickInt）
Bit2：时钟源（CLKSOURCE）

当我们调用delay_us的时候,会将systick的模式进行改变，并且关闭了中断，把 SysTick 改成了“单次倒计数，轮询等待，没有中断”模式。

2.2 使用通用定时器（TIM）（示例没有测试）

配置定时器为1MHz计数频率（1us计数）。
通过读取计数器寄存器或中断实现微秒延时。
优点：不会干扰 SysTick 计时。

void delay_us(uint16_t us)
{
    __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim2, 0);
    HAL_TIM_Base_Start(&htim2);
    while(__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2) < us);
    HAL_TIM_Base_Stop(&htim2);
}

2.3 使用 Cortex-M 的 DWT 计数器（适用于 M3/M4/M7）

利用 DWT 的周期计数器读取 CPU 时钟周期数。
精度高，且不影响 SysTick。

三、产生卡死的原因

3.1当执行 delay_us 时：
- 原本 HAL 配置的 SysTick 定时器被你重新加载了 LOAD 和 VAL。
- 它也被重新配置成 不产生中断，只轮询标志位。
- 所以 SysTick_Handler 在 delay_us 期间根本不会触发。
3.2当 delay_us 结束：
- SysTick 被关闭（CTRL=0x4），也没恢复 HAL 的配置。
- 所以系统 Tick 中断没了，uwTick 不再增加，HAL_Delay 就会卡死。陷入循环

while ((HAL_GetTick() - tickstart) < wait)
  {
  }

四、解决办法

4.1 推荐做法

不要使用 SysTick 做微秒延时，保留 SysTick 用于系统时基。
使用定时器（TIM）或者 DWT 来实现微秒延时。
保持 SysTick 中断和 uwTick 正常运行，HAL_Delay 正常工作。

4.2 如果必须使用 SysTick 做微秒延时

在 delay_us 使用完成后，必须重新配置 SysTick，恢复 1ms 周期中断。但这种做法复杂且易出错，不推荐。

void delay_us(uint16_t uS){ //uS微秒级延时程序（参考值即是延时数，72MHz时最大值233015）	
	
	SysTick->LOAD= AHB_INPUT *uS;      //重装计数初值（当主频是72MHz，72次为1微秒）
	SysTick->VAL=0x00;        //清空定时器的计数器
	SysTick->CTRL=0x00000005;//时钟源HCLK，打开定时器
	while(!(SysTick->CTRL&0x00010000)); //等待计数到0
	SysTick->CTRL=0x00000004;//关闭定时器
SysTick_Config(SystemCoreClock/1000);//加入时钟配置，将滴答定时器配置为1ms中断一次
}