【经验分享】stm32的systick原理与应用

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STMCU小助手发布时间：2022-1-26 23:35

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文章简介:	stm32的systick原理与应用

/* SysTick滴答定时器
一、功能
SysTick定时器是一个简单的定时器，CM3\CM4内核芯片都具备此定时器。SysTick定时器常用来做延时，采用实时系统时则用来做系统时钟。无论用作延时还是用作系统心跳时钟，不需要太复杂的功能，SysTick即可胜任。
二、实现原理
SysTick定时器是一个24位的倒计数，当倒计数为0时，将从RELOAD寄存器中取值作为定时器的初始值，同时可以选择在这个时候产生中断(异常号:15)。
例如从RELOAD的值为999，那么当倒计数为0时，就会从复位为999继续倒计数。
只要不把它在SysTick控制及状态寄存器中的使能位清楚，就永不停息，即使在睡眠模式下也能继续工作。
三、SysTick寄存器(在 core_cm3.h 有定义，凡是 M3 内核的单片机都是一样的) */
#define SysTick ((SysTick_Type *) SysTick_BASE)
#define SysTick_BASE (SCS_BASE + 0x0010)
#define SCS_BASE (0xE000E000)
typedef struct
{
__IO uint32_t CTRL; // 控制及状态寄存器
__IO uint32_t LOAD; // 重装载数值寄存器
__IO uint32_t VAL; // 当前计数数值寄存器
__I uint32_t CALIB; // 校准寄存器
} SysTick_Type;
/*
SysTick->CTRL: (可通过 SysTick_CLKSourceConfig() 函数设置)
COUNTFLAG(16)R: 计数标志位
当SysTick数到0，则该位被硬件置 1，当读取该位时，将被硬件清零
CLKSOURCE(2)R/W: 时钟源设置
1 = 外部时钟源(STCLK) (AHB总线时钟的1/8(HCLK/8))
0 = 内核时钟(FCLK) (AHB总线时钟的频率(HCLK))
TICKINT(1)R/W: 中断使能位
1 = SysTick 倒数到0时产生 SysTick 异常请求
0 = 数到 0 时无动作
ENABLE(0)R/W: SysTick 定时器使能位
(当中断被使能后，需要关注 void SysTick_Handler(void) 函数)
SysTick_Type->LOAD: (SysTick_Config() 函数会设置该寄存器)
RELOAD(23:0)R/W: 重装载数值寄存器
当SysTick数到0，将被重装载的值
SysTick_Type->VAL: (SysTick_Config() 函数会设置该寄存器)
CURRENT(23:0)R/Wc: 当前计数数值寄存器
读取时返回当前倒计数的值，写它则使之清零，同时还会清除在 SysTick 控制及状态寄存器中的 COUNTFLAG 标志。
四、库函数分析
misc.c
---------------------------------------------------------------------------------- */
#define SysTick_CLKSource_HCLK_Div8 ((uint32_t)0xFFFFFFFB)
#define SysTick_CLKSource_HCLK ((uint32_t)0x00000004)
#define IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SOURCE) (((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK) || \
((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK_Div8))
void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)
{
/* Check the parameters */
assert_param(IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SysTick_CLKSource));
if (SysTick_CLKSource == SysTick_CLKSource_HCLK)
{
SysTick->CTRL |= SysTick_CLKSource_HCLK; // 设置 CLKSOURCE 为 1
}
else
{
SysTick->CTRL &= SysTick_CLKSource_HCLK_Div8; // 设置 CLKSOURCE 为 0
}
}
core_cm3.c
----------------------------------------------------------------------------------
#define SysTick_LOAD_RELOAD_Pos 0
#define SysTick_LOAD_RELOAD_Msk (0xFFFFFFul << SysTick_LOAD_RELOAD_Pos)
typedef enum IRQn
{
//...
SysTick_IRQn = -1,
//...
} IRQn_Type;
#define __NVIC_PRIO_BITS 4
#define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos 2
#define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk (1ul << SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos)
#define SysTick_CTRL_TICKINT_Pos 1
#define SysTick_CTRL_TICKINT_Msk (1ul << SysTick_CTRL_TICKINT_Pos)
#define SysTick_CTRL_ENABLE_Pos 0
#define SysTick_CTRL_ENABLE_Msk (1ul << SysTick_CTRL_ENABLE_Pos)
static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) return (1); /* Reload value impossible */
// 设置计数值为 ticks - 1
// 原因1：视频说是执行这些代码需要时间，所以减少一个节拍
// 原因2：我认为是因为 SysTick 的倒计数到 0，例如设置 1000 ，那么范围就应该是 999 ~ 0。
SysTick->LOAD = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;
// 设置中断优先级
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);
SysTick->VAL = 0;
// 设置时钟源为外部时钟源，同时开启中断、并使能 SysTick 定时器
SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |
SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
return (0);
}
/* 五、延时应用
1、中断方式 */
static __IO uint32_t TimingDelay;
void Delay(__IO uint32_t nTime)
{
TimingDelay = nTime;
while(TimingDelay != 0);
}
/* 中断服务函数 */
void SysTick_Handler(void)
{
if (TimingDelay != 0x00)
{
TimingDelay--;
}
}
int main(void)
{
// ...
if (SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000)) // 注意，这里systick时钟为HCLK，中断时间间隔1ms
{
while (1);
}
while(1)
{
Delay(200);//2ms
// ...
}
}
/* SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000): (原代码这里假设是采用时钟源为 HCLK)
这里设置的是 72000000Hz / 1000 = 72000 ticks，也就是说 SysTick 从 (72000-1) 开始倒数。
每倒数完 72000 个节拍就触发一次中断。
一个节拍的时间为：72000000 / 72000 = 1000us == 1ms
SysTick_Config((SystemCoreClock / 8000000) * 1000 * 1):
SysTick_Config() 会设置时钟源为 HCLK/8 所以实际应用中不能按照上述代码的参数。
SystemCoreClock / 8000000: 1us 的节拍数
1us的节拍数 * 1000: 则为 1ms 的节拍数
1ms 的节拍数 * 1: 设置 1ms 一个SysTick中断，即从 ((SystemCoreClock / 8000000) * 1000 * 1) - 1 开始倒数。
2、轮询方式 */
static u8 fac_us=0; //us延时倍乘数
static u16 fac_ms=0; //ms延时倍乘数
void delay_init()
{
SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8); //选择外部时钟 HCLK/8
fac_us = SystemCoreClock/8000000; // 为系统时钟的1/8 1us = 72000000 / 8000000 = 9 个节拍
fac_ms = (u16)fac_us*1000; // 1ms 需要 9 * 1000 = 9000 个节拍
}
//延时 nus 微秒
void delay_us(u32 nus)
{
u32 temp;
SysTick->LOAD=nus*fac_us; //时间加载
SysTick->VAL=0x00; //清空计数器
SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ; //开始倒数
do
{
temp=SysTick->CTRL;
}
while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); //等待时间到达
SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;//关闭计数器
SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
}
//延时nms
//注意nms的范围
//SysTick->LOAD为24位寄存器,所以,最大延时为:
//nms<=0xffffff*8*1000/SYSCLK
//SYSCLK单位为Hz,nms单位为ms
//对72M条件下,nms<=1864
void delay_ms(u16 nms)
{
u32 temp;
SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms; //时间加载(SysTick->LOAD为24bit)
SysTick->VAL =0x00; //清空计数器
SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ; //开始倒数
do
{
temp=SysTick->CTRL;
//等待时间到达，这里使用了一个小技巧，通过(temp&0x01)检查 SysTick 的使能位，避免 Systick 定时器被关闭而导致无限循环
}
while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));
SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //关闭计数器
SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
}

复制代码

SYSTick 定时器
CM3 内核的处理器，内部包含了一个 SysTick 定时器，（SysTick 的时钟源自HCLK的8分频，8个系统时钟周期systick跳一个，即8*1/72M=1/9 us）SysTick是一个24位的倒计数定时器，当计到0时，将从RELOAD寄存器中自动重装载定时初值。只要不把它在SysTick控制及状态寄存器中的使能位清除，就永不停息。
利用 STM32 的内部 SysTick 来实现延时的，这样既不占用中断，也不占用系统定时器。因为在 ucos 下 systic 不能再被随意更改，如果我们还想利用 systick 来做 delay_us 或者delay_ms 的延时，就必须想点办法了，这里我们利用的是时钟摘取法。以 delay_us 为例，比如delay_us （50），在刚进入 delay_us 的时候先计算好这段延时需要等待的 systick 计数次数，这里为 50*9 （假设系统时钟为 72Mhz，那么 systick 每增加 1，就是 1/9us），然后我们就一直统计systick的计数变化，直到这个值变化了50*9，一旦检测到变化达到或者超过这个值，就说明延时50us时间到了。———实质上就是不改变systick基本单位时长，以基本单位时长为基本元做多次到达摘取。