STM32学习心得九:Systick滴答定时器和延时函数解读

记录一下,方便以后翻阅~
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。
官方资料:《Cortex-M3权威指南-中文》第8章最后一个小节——Systick定时器
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)
在这里插入图片描述
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)
在这里插入图片描述
2.3 VAL(SysTick 当前值寄存器)
在这里插入图片描述
2.4 CALIB(SysTick 校准值寄存器)
在这里插入图片描述
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)//

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)

3.2 Systick中断服务函数:
3.2.1

void SysTick_Handler(void);

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)*/
}
}

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 */
}

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//}
}

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
}       

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//       
}

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

知识点
1)熟悉Systick定时器相关寄存器及其相关函数;
2)复习时钟系统相关知识,可参考STM32学习心得七:STM32时钟系统框图解读及相关函数
3)复习寄存器地址名称映射,可参考STM32学习心得六:相关C语言学习及寄存器地址名称映射解读

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