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）//

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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）

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3.2 Systick中断服务函数：
3.2.1

void SysTick_Handler(void);

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3.3 SysTick_CLKSourceConfig函数：

void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource) //该函数在misc.c文件中//
{
/*Check the parameters */
assert_param(IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SysTick_CLKSource));
if
(SysTick_CLKSource == SysTick_CLKSource_HCLK)
{
SysTick->CTRL |= SysTick_CLKSource_HCLK; /*SysTick_CLKSource_HCLK 为0x00000004*/
}
Else
{
SysTick->CTRL &=
SysTick_CLKSource_HCLK_Div8; /* SysTick_CLKSource_HCLK_Div8为0xFFFFFFFB)*/
}
}

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3.4 SysTick_Config函数：

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

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3.5 用中断的方式实现delay延时

static __IO uint32_t TimingDelay;
void Delay(__IO uint32_t nTime) /*申明Delay()函数*/
{
TimingDelay = nTime;
while(TimingDelay != 0);
}
void SysTick_Handler(void) /*申明SysTick_Handler()函数，作用每隔1ms运行该函数*/
{
if
(TimingDelay != 0x00) /*如果TimingDelay不等于0*/
{
TimingDelay--; /*则TimingDelay减1*/
}
}
int main(void)
{ …
if (SysTick_Config(SystemCoreClock/ 1000)) //systick时钟为HCLK，中断时间间隔1ms//
/*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*/
{
while (1);
}
while(1)
{
Delay(200); //延时200ms//
…
}
}

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3.6 delay_init()函数解读：

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

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3.7 void delay_us()函数解读：

//延时nus，nus为要延时的us数. //
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 ; //使能SysTick定时器//
/*SysTick_CTRL_ENABLE_Pos 0; */
/*SysTick_CTRL_ENABLE_Msk (1ul<< SysTick_CTRL_ENABLE_Pos); */
do
{
temp=SysTick->CTRL;
}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); //等待时间到达//
//**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）**//
SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //关闭计数器//
SysTick->VAL =0X00; //清空计数器//
}

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3.8 void delay_ms()函数解读：

//延时nms//
//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 ; //使能SysTick定时器//
/*SysTick_CTRL_ENABLE_Pos 0; */
/*SysTick_CTRL_ENABLE_Msk (1ul<< SysTick_CTRL_ENABLE_Pos); */
do
{
temp=SysTick->CTRL;
}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); //等待时间到达//
//**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）**//
SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //关闭计数器//
SysTick->VAL =0X00; //清空计数器//
}
#endif