stm32f103之滴答定时器

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STMCU小助手发布时间：2023-3-8 13:00

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文章简介:	stm32f103之滴答定时器

滴答定时器：
      定时器的本质就是计数器。我们设置一个定值，然后计数器开始计数，从我们给的定值开始往下一直数，当数到0时，就做相应的动作（也可以不做什么，当把它用作延时计时的时候）。

滴答定时器systick是一个内核外设（即：内核自带的）

      Systick是一个24bit的系统定时器（stm32F407的寄存器名字与位数都与f103一样，但是有些芯片定时器位数不同），向下计数（从定值开始数到0），当计数到0时，在下一个时钟边沿，会重复计数。所以如果我们用完定时器后，不再继续使用它时，记得要将定时器关掉，否则它就一直在重复计数，增加了功耗。

Systick的作用
1.产生一个精准的定时
2.FreeRTOS时基由Systick提供

在说定时器前，我们先来看一看如何计数？ @S}}FXGPMXJCVME%JJGH.png

配置滴答定时器：

红框中就是滴答定时器的时钟，我们可以看到分频系数为8，所以滴答定时器的频率为：72M/8 = 9Mhz

配置滴答定时器我们需要下面几个寄存器：

注意：第16位，是定时完成标志位，每当计数到0时，该标志位就会置1。

注意：由于定时器是24位的，所以给定时器装载的定值是有一个范围的，红框中就是范围，范围为0x000001 ~ 0xFFFFFF

即：1~ 也就是：1 ~ 16,777,215，如果填入的定值不是在0x000001 ~ 0xFFFFFF这个范围，则无法定时计数。

编程
产生Nms定时编程步骤：
      1》配置时钟源---AHB8分频，并且关闭定时器-----初始化（while（1）之前）
      2》设置计数值---N*9000
      3》清除当前值寄存器----注意：清除当前值寄存器，STK_CTRL寄存器的第16位会自动清0
      4》打开定时器
      5》等待定时器结束
      6》关闭定时器

代码：

uint32_t fu_ms; // 1ms需要计的次数
uint32_t fu_us; // 1us需要计的次数
void Systick_Config(uint32_t Sysclk) //Sysclk就是系统时钟频率72Mhz，但是这里用72表示72Mhz
{
// 1》配置时钟源---AHB8分频，并且关闭定时器-----初始化（while（1）之前）
SysTick->CTRL &=~0x05; //这里关闭定时器的原因是，有可能之前没有关闭，所以一开始先将其关闭，再进行配置
fu_us =Sysclk/8; // 72/8 = 9，即：表示9Mhz
fu_ms =fu_us*1000; //9*1000 = 9000，由前面知道，在9Mhz下，计数9000次为1ms
}
// 定时Nms程序，ms级延时
void Systick_NmsDelay(uint32_t Nms)
{
uint32_t temp;
// 2》设置计数值---N*9000
SysTick->LOAD =Nms * fu_ms;
// 3》清除当前值寄存器----因为清除当前值寄存器，STK_CTRL的第16位（定时完成标志位）就会自动清0
SysTick->VAL =0; //清除标志位
// 4》打开定时器
SysTick->CTRL |=0x01;
// 5》等待定时器结束
do{
temp=SysTick->CTRL;
}while(!(temp&(1<<16))); //判断CTRL寄存器第16位是否为1。如果为1，则说明计数数到0了，此时计数完成
// 6》关闭定时器
SysTick->CTRL &=~0x01;
}

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解析：
1.我们先来看程序，定时器程序为什么被分成 Systick_Config(uint32_t Sysclk) 、Systick_NmsDelay(uint32_t Nms)两部分来写？
因为，Systick_Config(uint32_t Sysclk) 中的配置，在整个程序中只需要被初始化一次就行了，而Systick_NmsDelay(uint32_t Nms)是延时函数，它会被多次使用。如果将Systick_Config(uint32_t Sysclk)与Systick_NmsDelay(uint32_t Nms)写在一起的话，那么多次调用该函数时，原本只需要被初始化一次的语句，就会被多次执行，浪费CPU资源。

2.为什么程序中的这部分需要用do.....while而不用while()?

      这里需要用do....while而不用while，是因为需要先执行temp = SysTick->CTRL; 将SysTick->CTRL寄存器中的值赋值给变量temp，然后再对temp进行真假判断，即：!(temp&(1<<16))。temp&(1<<16)为读取SysTick->CTRL中的第16位是1还是0，如果第16位是1，则为真，但是由于非 "!" 的存在，所以 ! (temp & (1<<16))就为假，所以此时do.....while循环不再循环下去。如果第16位是0，则为假，但是由于非 "!" 的存在，所以 ! (temp & (1<<16))为真，所以此时do.....while循环将继续循环下去。等到第16位变为1，也就是定时完成标志位置1时，如上所述，while循环将不再循环下去，此时计数器计数完成。

3.  由上面知滴答定时器的计数器是24位的，其计数范围为 0x000001 ~ 0xFFFFFF ，即：1 ~ 16,777,215，那么如果我需要计的数超过了这个范围呢？我该怎么办？

      由前面知，计数9000下，延时1ms。所以，16,777,215可以延时1864ms，即：  =  1864 。也就是说，在9Mhz频率下，将计数器计满，可以实现延时1864ms。

      的确，如果我想要延时2000ms，那么由于超过计数器的计数范围，那么滴答定时器就不会正常工作了。

所以，我们改下一下程序：

// 定时Nms程序
void Systick_NmsDelay(uint32_t Nms)
{
uint8_t systick_flag=0;
uint32_t temp;
while(0==systick_flag){
if(Nms>1864){
SysTick->LOAD =1864 * fu_ms;
Nms =Nms -1864;
}else{
// 2》设置计数值---N*9000
SysTick->LOAD =Nms * fu_ms;
systick_flag=1;
}
// 3》清除当前值寄存器----因为清除当前值寄存器，STK_CTRL的第16位会清0
SysTick->VAL =0;
// 4》打开定时器
SysTick->CTRL |=0x01;
// 5》等待定时器结束
do{
temp=SysTick->CTRL;
}while(!(temp&(1<<16)));
// 6》关闭定时器
SysTick->CTRL &=~0x01;
}
}

复制代码

这样的话，就解决了1864问题了。

4.us级的延时程序是什么？

// 定时Nus程序
void Systick_NusDelay(uint32_t Nus)
{
uint32_t temp;
// 2》设置计数值---N*9
SysTick->LOAD =Nus * fu_us; //us与ms的程序就只有这里改变了
// 3》清除当前值寄存器----因为清除当前值寄存器，STK_CTRL的第16位会清0
SysTick->VAL =0;
// 4》打开定时器
SysTick->CTRL |=0x01;
// 5》等待定时器结束
do{
temp=SysTick->CTRL;
}while(!(temp&(1<<16)));
// 6》关闭定时器
SysTick->CTRL &=~0x01;
}

复制代码

注意:
在FreeRTOS操作系统中，不能使用我们自己设置的Systick来进行延时，因为FreeRTOS时基是由Systick提供（裸机的时基是由晶振提供的）。这是什么意思？

FreeRTOS时基是由Systick提供，时基是需要保持不变的，所以Systick寄存器中的值必须是固定的，是不允许被修改的。但是，如果我们在FreeRTOS中用我们手动设置的Systick来进行延时，我们必定会去修改Systick寄存器中的值来得到我们需要的延时。所以，此时如果在FreeRTOS中使用我们手动设置的Systick去进行延时，那么就会卡死。解决办法：使用软件延时，delay()函数来代替Systick延时。代码如下：