STM32心得：Systick滴答定时器和延时函数解读

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STMCU小助手发布时间：2022-11-20 16:46

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文章简介:	STM32心得：Systick滴答定时器和延时函数解读

主要内容：
1） Systick定时器及相关寄存器；
2） Systick相关函数及延迟函数代码解读。

1. Systick定时器是什么？
1.1 Systick定时器，是一个简单的定时器，对于CM3,CM4内核芯片，都有Systick定时器；
1.2 Systick定时器常用来做延时，或者实时系统的心跳时钟。这样可以节省MCU资源，不用浪费一个定时器；
1.3 Systick定时器就是系统滴答定时器，一个24 位的倒计数定时器，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，在睡眠模式下也能工作；
1.4 SysTick定时器被捆绑在NVIC中，用于产生SYSTICK异常（异常号：15）；
1.5 Systick中断的优先级也可以设置。
2. Systick相关寄存器
2.1 CTRL（SysTick控制和状态寄存器）

1.1.1 对于STM32，外部时钟源是HCLK(AHB总线时钟）的1/8，内核时钟是HCLK时钟；
1.1.2 配置函数：SysTick_CLKSourceConfig()；
2.2 LOAD（SysTick自动重装载除值寄存器）

2.3 VAL（SysTick 当前值寄存器）

2.4 CALIB（SysTick 校准值寄存器）

2.4.1 校准值寄存器使系统即使在不同的CM3产品上运行，也能产生恒定的SysTick中断频率。最简单的作法就是：直接把TENMS的值写入重装载寄存器，这样一来，只要没突破系统极限，就能做到每10ms来一次 SysTick异常。如果需要其它的SysTick异常周期，则可以根据TENMS的值加以比例计算。只不过，在少数情况下，CM3芯片可能无法准确地提供TENMS的值（如，CM3的校准输入信号被拉低），所以为保险起见，最好在使用TENMS前检查器件的参考手册。

3. Systick库函数
3.1 固件库中的Systick相关函数：
3.1.1

SysTick_CLKSourceConfig() //Systick时钟源选择（在misc.c文件中）//

复制代码

3.1.2

SysTick_Config(uint32_t ticks) //初始化systick,时钟为HCLK,并开启中断（在core_cm3.h/core_cm4.h文件中）

复制代码

3.2 Systick中断服务函数：
3.2.1

void SysTick_Handler(void);

复制代码

3.3 SysTick_CLKSourceConfig函数：

void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource) //该函数在misc.c文件中//
6 h; Y6 Y4 |& q6 V' |$ r
{
$ A6 D8 q V) @* g! O
/*Check the parameters */+ P: S4 [3 ~" l$ T% `
assert_param(IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SysTick_CLKSource));
8 }9 {' Z8 `, C/ P% F4 |
if! H* p: K6 _; S$ ?- Y: y
(SysTick_CLKSource == SysTick_CLKSource_HCLK)' O: u; p9 G. C& [# U. T9 o
{
. x! o& Q* ~3 \% I1 |
SysTick->CTRL |= SysTick_CLKSource_HCLK; /*SysTick_CLKSource_HCLK 为0x00000004*// _6 ^; N- J6 P' c3 g& K) d
}
9 G; M, A1 F; q7 o; K
Else
$ B& b% v& X2 G
{
( t0 d- Q# r# u# N
SysTick->CTRL &=4 n; }5 l4 H& w8 o1 {+ b& k
SysTick_CLKSource_HCLK_Div8; /* SysTick_CLKSource_HCLK_Div8为0xFFFFFFFB)*/" X/ s0 f& r S7 X* @2 ~% s4 @
}6 U4 y6 U7 O1 l/ }" x2 j! T
}

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3.4 SysTick_Config函数：

/* @brief Initialize and start the SysTick counter and its interrupt.*/
% H# k# E' u5 v# ]5 l# d# e. I
/* @param ticks number of ticks between two interrupts*/. T4 R- }% P' A% q! }3 p" _9 f# [) _
/* @return 1 = failed, 0 = successful*/+ h( s0 u/ _8 d; s# p# S& `4 C% n8 s! j
/* Initialise the system tick timer and its interrupt and start the system tick timer / counter in free running mode to generate periodical interrupts.*/
) z/ s1 I, c/ _$ I+ Q4 u$ Y
static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks) //该文件位于core_cm3.h中，内核级别//. F0 H* m1 }* l! A. R* d+ D, c
{ ! e/ ]9 C: \9 x. l
if (ticks >SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) return(1); /* Reload value impossible */
* a) w, F1 t. R+ r! w# u
/*SysTick_LOAD_RELOAD_Pos 0;*/
/ o- B1 p9 i) k' l
/*SysTick_LOAD_RELOAD_Msk (0xFFFFFFul<<SysTick_LOAD_RELOAD_Pos);*/
$ ?' P' I0 G- N
/*将SysTick_LOAD_RELOAD_Msk的值设为0xFFFFFF*/2 d# J$ I/ v2 f; p8 M
/* set reload register */ " @2 b K8 [- ]% w8 M
SysTick->LOAD = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;
. ?) q3 C9 C' Z) t4 o+ |5 ]
/*set Priority for Cortex-M0 System Interrupts */2 H6 W" u3 |+ `. q" l3 k$ V4 Z5 E
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn,(1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1); /*设置优先级，暂时不细讲*/
* |8 G" H' e: v& R1 K# O
SysTick->VAL = 0; /* Load the SysTick Counter Value */: w+ `* p, Q, Z% c: R" Q# _8 H
SysTick->CTRL= SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; * j1 ?- Q" f/ M4 |) A
/* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */7 b' [8 E: ~3 B) x! L
/*SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos 2; */
3 r9 @& L+ \/ u" b2 Q/ b9 S
/*SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk (1ul <<SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos); */0 p5 W) {1 ?- Q* ^
/*SysTick_CTRL_TICKINT_Pos 1; */
! P( t, p3 c3 k7 _1 V8 \
/*SysTick_CTRL_TICKINT_Msk (1ul<< SysTick_CTRL_TICKINT_Pos); */1 Z% ~0 Z" d. m1 I
/*SysTick_CTRL_ENABLE_Pos 0; */
8 N% u- o2 H/ K) k Q0 W/ z
/*SysTick_CTRL_ENABLE_Msk (1ul<< SysTick_CTRL_ENABLE_Pos); */% ?% l8 M7 [, W% I3 I
return (0); /* Function successful */
- c0 [7 Q( D7 z. M* V2 j* V& S
}

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3.5 用中断的方式实现delay延时

static __IO uint32_t TimingDelay;
. b* S, u# Y3 V9 k+ b$ d* Q! A$ L
void Delay(__IO uint32_t nTime) /*申明Delay()函数*/: c. k. A* o' s: n U
{ ) E7 O9 |! s+ B) {1 I
TimingDelay = nTime;
6 n9 X' z9 d/ u N5 r$ |% D
while(TimingDelay != 0);
5 h2 c4 b3 ]! \) d) k7 _
}
! Q; }5 o9 {( [5 q& L
void SysTick_Handler(void) /*申明SysTick_Handler()函数，作用每隔1ms运行该函数*/+ j5 i, W6 \1 ?* n) h1 y2 L
{& Y. O* F+ p2 B4 L1 K* }. \
if
0 ^! ]! }9 U5 S$ k- Y( I4 G5 }
(TimingDelay != 0x00) /*如果TimingDelay不等于0*/
* A6 l+ T. u d4 h" O1 u/ d ]
{ $ `+ l+ u- [! A0 L6 a! T( K
TimingDelay--; /*则TimingDelay减1*/8 c+ W7 v% z8 v ?
}
+ z$ b; t7 F$ K9 d+ M
}- ~# C- v, C3 L/ ~6 X
int main(void)4 _. p, @, N; J' j
{ …
% ]! {9 m# L6 g+ J, G. V
if (SysTick_Config(SystemCoreClock/ 1000)) //systick时钟为HCLK，中断时间间隔1ms//
# ]- W" n( r: Z& t0 {4 ?
/*SysTick_Config（）函数位于core_cm3.h中，请参考3.4小节，内核级别，若systick时钟选择为HCLK，不分频，则SystemCoreClock时钟频率为72MHz，因此SysTick_Config(72000)，意思是以72MHz频率计数72000个ticks需要1ms*/* @! E ~4 U4 w6 x( X% G: C# K
{
2 n. p9 j" r0 s
while (1); W* I0 P1 N' p {; o7 j
}
' o) [( |$ C0 O( A
while(1)
* j9 h8 `9 v" j- z4 m- I
{
. W" y9 r3 I7 @4 {; F- g0 p5 B
Delay(200); //延时200ms//6 @% Y, f( ~. ^1 h* d' Z5 ^
…
4 ^2 y3 l$ k9 f) `( \
}
5 K2 H- E/ q4 t
}

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3.6 delay_init()函数解读：

void delay_init()1 f4 |! K9 z* L+ H8 I
{
# z7 C* r6 S, J* s$ N
//**#if SYSTEM_SUPPORT_OS**// //如果需要支持OS.//
l+ ^9 r) T* O* Z) O1 ~
//**u32 reload;**// 1 [ _& t: N7 D" [! |0 z
//**#endif**// 1 {- x. b6 N8 z: \+ [3 N0 g0 |
SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8); //选择外部时钟 HCLK/8//
; y% J8 h* W) ?0 Z" d5 a, X
//**SysTick_CLKSource_HCLK_Div8为0xFFFFFFFB，选择外部时钟源的1/8，请参考3.3小节**//
+ _, |, d; \. q
fac_us=SystemCoreClock/8000000; //为系统时钟的1/8//
: D- G5 B; u% a/ \& J
//**SystemCoreClock时钟频率=HCLK=72MHz，SysTick时钟频率为9MHz，则1us时间内SysTick计数9次**//
_' b) V6 f4 m$ M: t/ p
//**#if SYSTEM_SUPPORT_OS //如果需要支持OS.//+ t3 R3 O$ R7 J# L3 o& }
//** reload=SystemCoreClock/8000000; //每秒钟的计数次数单位为M//
) N3 z: @5 g" z2 z
//** reload*=1000000/delay_ostickspersec; //根据delay_ostickspersec设定溢出时间//9 T4 ?0 ~2 G$ \/ I. ^6 ?, U t! t
//reload为24位寄存器,最大值:16777216,在72M下,约合1.86s左右//% h- h3 w4 [6 p* q' J
//** fac_ms=1000/delay_ostickspersec; //代表OS可以延时的最少单位//
3 S. f0 {5 c8 T' U! R* [% E
//** SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_TICKINT_Msk; //开启SYSTICK中断//# n f! ~ j) C* d
//** SysTick->LOAD=reload; //每1/delay_ostickspersec秒中断一次// 5 O; V2 i! ?- ]) W5 \5 b% n
//** SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //开启SYSTICK// 7 M% N. U' `, G, o% S0 J8 g- O
#else( p) @; W- r# w' b$ g9 v4 L
fac_ms=(u16)fac_us*1000; //非OS下,代表每个ms需要的systick时钟数// & n: R6 H* y- Z; {8 a
#endif
) Y |6 B3 X( n/ ~
}

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3.7 void delay_us()函数解读：

//延时nus，nus为要延时的us数. // 7 c) E) H. I R8 ^+ K' z/ i
void delay_us(u32 nus)" i6 ]( a. x3 E P
{
2 ]3 t8 T& S8 R9 J+ A! y& T
u32 temp; / Y- _" |( g4 N6 }% P0 B
SysTick->LOAD=nus*fac_us; //时间加载// 1 K0 K# }8 Q. i) I- j2 g
SysTick->VAL=0x00; //清空计数器//( q, D. ~4 j6 B3 Y" q4 v, Q4 Z: T
SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ; //使能SysTick定时器//
! x/ W4 b8 v& v t
/*SysTick_CTRL_ENABLE_Pos 0; */3 F3 s- B/ x4 @% V: R. y( G: Q+ a
/*SysTick_CTRL_ENABLE_Msk (1ul<< SysTick_CTRL_ENABLE_Pos); */ % F7 n. H( F% v8 M" j; h
do. [: K, y! a+ C
{' N4 V1 D# G: N! c
temp=SysTick->CTRL;
6 m- [! G+ `1 y l
}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); //等待时间到达//
9 U$ t9 h; R; j/ O# O0 t( o
//**temp为xxxx xxxx xxxx xxxx | xxxx xxxx xxxx xxx1,因此跟0x01与运算后，其值肯定不是0，而跟（1<<16）与运算后，不确定，若不为0，则说明COUNTFLAG值为1，经逻辑非运算符！后，值为0，则while(0),跳出循环。否则，while（1）**//5 f$ ^! E3 w& E% X
SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //关闭计数器//) [4 O, A9 ~9 c$ b p3 Z1 ^. \
SysTick->VAL =0X00; //清空计数器// % v) ~8 Z: f, E) i
}: E6 n% e5 m4 W5 A; e* Q8 |* n9 p

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3.8 void delay_ms()函数解读：

//延时nms//0 T* z. a5 a( `# |+ K
//SysTick->LOAD为24位寄存器,所以,最大延时为: nms<=0xffffff*8*1000/SYSCLK//
# W9 _9 l. |) ^5 `
//SYSCLK单位为Hz,nms单位为ms，对72M条件下,nms<=1864 //
7 k' J3 H3 w! n9 a7 [ F2 P
void delay_ms(u16 nms)* t9 b. N3 O" s, v. Z
{
1 N q: D" J' n3 a- K
u32 temp; ( S- y5 W; q! j8 a l( N! ~0 @# @" ?
SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms; //时间加载(SysTick->LOAD为24bit)//
7 g& h) S8 U- Y/ u
SysTick->VAL =0x00; //清空计数器//) c& i% V @9 |( p+ Z
SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ; //使能SysTick定时器// 0 X0 M6 U% D k3 s
/*SysTick_CTRL_ENABLE_Pos 0; */2 `8 ~2 k+ g9 u* v
/*SysTick_CTRL_ENABLE_Msk (1ul<< SysTick_CTRL_ENABLE_Pos); */
/ o y) K0 n( ^& S$ i8 c+ L
do
5 O( W% }9 H+ g
{
+ z' @" t- L# y' ?6 x z
temp=SysTick->CTRL;
! k5 \7 [6 l# r" j6 Z4 }" v- F- _
}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); //等待时间到达//
# ~( V! w; v, d) k% S% Q, d+ W% N& e
//**temp为xxxx xxxx xxxx xxxx | xxxx xxxx xxxx xxx1,因此跟0x01与运算后，其值肯定不是0，而跟（1<<16）与运算后，不确定，若不为0，则说明COUNTFLAG值为1，经逻辑非运算符！后，值为0，则while(0),跳出循环。否则，while（1）**//
# i% Z# P3 A. f- o: ~; h
SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //关闭计数器//
" R1 K! T3 Q* v# d7 M+ v
SysTick->VAL =0X00; //清空计数器//
1 {' r- T( H% l, B" t4 _; Q4 }
}
" D- J/ |/ W6 a# v5 Y% G
#endif