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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
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)

20200402163231341.png

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)

2020040216335691.png

2.3 VAL(SysTick 当前值寄存器)

20200402163505454.png

2.4 CALIB(SysTick 校准值寄存器)

2020040216354576.png

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
  1. SysTick_CLKSourceConfig()        //Systick时钟源选择(在misc.c文件中)//
复制代码

3.1.2

  1. 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

  1. void SysTick_Handler(void);
复制代码

3.3 SysTick_CLKSourceConfig函数:

  1. void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)    //该函数在misc.c文件中//
  2. {
  3. /*Check the parameters */
  4. assert_param(IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SysTick_CLKSource));
  5. if
  6. (SysTick_CLKSource == SysTick_CLKSource_HCLK)
  7. {
  8. SysTick->CTRL |= SysTick_CLKSource_HCLK;                   /*SysTick_CLKSource_HCLK 为0x00000004*/
  9. }
  10. Else
  11. {
  12. SysTick->CTRL &=
  13. SysTick_CLKSource_HCLK_Div8;                               /* SysTick_CLKSource_HCLK_Div8为0xFFFFFFFB)*/
  14. }
  15. }
复制代码

3.4 SysTick_Config函数:

  1. /* @brief  Initialize and start the SysTick counter and its interrupt.*/
  2. /* @param  ticks   number of ticks between two interrupts*/
  3. /* @return  1 = failed, 0 = successful*/
  4. /* Initialise the system tick timer and its interrupt and start the system tick timer / counter in free running mode to generate periodical interrupts.*/
  5. static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)  //该文件位于core_cm3.h中,内核级别//
  6. {
  7. if (ticks >SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)  return(1);               /* Reload value impossible */
  8. /*SysTick_LOAD_RELOAD_Pos    0;*/  
  9. /*SysTick_LOAD_RELOAD_Msk (0xFFFFFFul<<SysTick_LOAD_RELOAD_Pos);*/
  10. /*将SysTick_LOAD_RELOAD_Msk的值设为0xFFFFFF*/
  11. /* set reload register */                                                            
  12. SysTick->LOAD  = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;
  13. /*set Priority for Cortex-M0 System Interrupts */
  14. NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn,(1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);    /*设置优先级,暂时不细讲*/
  15. SysTick->VAL   = 0;                                           /* Load the SysTick Counter Value */
  16. SysTick->CTRL= SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  
  17. /* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */
  18. /*SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos          2;                                      */
  19. /*SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk         (1ul <<SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos);      */
  20. /*SysTick_CTRL_TICKINT_Pos            1;                                      */
  21. /*SysTick_CTRL_TICKINT_Msk           (1ul<< SysTick_CTRL_TICKINT_Pos);        */
  22. /*SysTick_CTRL_ENABLE_Pos             0;                                      */
  23. /*SysTick_CTRL_ENABLE_Msk            (1ul<< SysTick_CTRL_ENABLE_Pos);         */
  24. return (0);                                            /* Function successful */
  25. }
复制代码

3.5 用中断的方式实现delay延时

  1. static __IO uint32_t TimingDelay;
  2. void Delay(__IO uint32_t nTime)              /*申明Delay()函数*/
  3. {   
  4. TimingDelay = nTime;  
  5. while(TimingDelay != 0);
  6. }
  7. void SysTick_Handler(void)                   /*申明SysTick_Handler()函数,作用每隔1ms运行该函数*/
  8. {
  9.     if
  10. (TimingDelay != 0x00)                        /*如果TimingDelay不等于0*/
  11.      {      
  12. TimingDelay--;                               /*则TimingDelay减1*/
  13.      }
  14. }
  15. int main(void)
  16. {  …
  17. if (SysTick_Config(SystemCoreClock/ 1000))    //systick时钟为HCLK,中断时间间隔1ms//
  18. /*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*/
  19.      {   
  20. while (1);
  21.      }   
  22. while(1)
  23.      {
  24. Delay(200);                                 //延时200ms//
  25.      …
  26.      }
  27. }
复制代码

3.6 delay_init()函数解读:

  1. void delay_init()
  2. {
  3. //**#if SYSTEM_SUPPORT_OS**//                                            //如果需要支持OS.//
  4. //**u32 reload;**//               
  5. //**#endif**//                  
  6.   SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);                 //选择外部时钟  HCLK/8//
  7. //**SysTick_CLKSource_HCLK_Div8为0xFFFFFFFB,选择外部时钟源的1/8,请参考3.3小节**//
  8.   fac_us=SystemCoreClock/8000000;                                       //为系统时钟的1/8//  
  9. //**SystemCoreClock时钟频率=HCLK=72MHz,SysTick时钟频率为9MHz,则1us时间内SysTick计数9次**//
  10. //**#if SYSTEM_SUPPORT_OS                                               //如果需要支持OS.//
  11. //**     reload=SystemCoreClock/8000000;                                //每秒钟的计数次数 单位为M//  
  12. //**     reload*=1000000/delay_ostickspersec;                           //根据delay_ostickspersec设定溢出时间//
  13. //reload为24位寄存器,最大值:16777216,在72M下,约合1.86s左右//
  14. //**     fac_ms=1000/delay_ostickspersec;                               //代表OS可以延时的最少单位//         
  15. //**     SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_TICKINT_Msk;                       //开启SYSTICK中断//
  16. //**     SysTick->LOAD=reload;                                          //每1/delay_ostickspersec秒中断一次//      
  17. //**     SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                        //开启SYSTICK//   
  18. #else
  19.   fac_ms=(u16)fac_us*1000;                                              //非OS下,代表每个ms需要的systick时钟数//   
  20. #endif
  21. }      
复制代码

3.7 void delay_us()函数解读:

  1. //延时nus,nus为要延时的us数.  //   
  2. void delay_us(u32 nus)
  3. {              
  4.   u32 temp;                  
  5.   SysTick->LOAD=nus*fac_us;                                      //时间加载//                    
  6.   SysTick->VAL=0x00;                                             //清空计数器//
  7.   SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ;                       //使能SysTick定时器//         
  8. /*SysTick_CTRL_ENABLE_Pos              0;                                      */
  9. /*SysTick_CTRL_ENABLE_Msk             (1ul<< SysTick_CTRL_ENABLE_Pos);         */  
  10.   do
  11.   {
  12.          temp=SysTick->CTRL;
  13.   }while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));                          //等待时间到达//  
  14. //**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)**//
  15.   SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                       //关闭计数器//
  16.   SysTick->VAL =0X00;                                            //清空计数器//      
  17. }
复制代码

3.8 void delay_ms()函数解读:

  1. //延时nms//
  2. //SysTick->LOAD为24位寄存器,所以,最大延时为: nms<=0xffffff*8*1000/SYSCLK//
  3. //SYSCLK单位为Hz,nms单位为ms,对72M条件下,nms<=1864 //
  4. void delay_ms(u16 nms)
  5. {                           
  6.   u32 temp;                 
  7.   SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms;                                     //时间加载(SysTick->LOAD为24bit)//
  8.   SysTick->VAL =0x00;                                                //清空计数器//
  9.   SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ;                           //使能SysTick定时器//
  10. /*SysTick_CTRL_ENABLE_Pos              0;                                   */
  11. /*SysTick_CTRL_ENABLE_Msk             (1ul<< SysTick_CTRL_ENABLE_Pos);      */
  12.   do
  13.   {
  14.          temp=SysTick->CTRL;
  15.   }while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));                              //等待时间到达//   
  16. //**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)**//
  17.   SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                           //关闭计数器//
  18.   SysTick->VAL =0X00;                                                //清空计数器//               
  19. }
  20. #endif
复制代码

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