SYSTick 简介
系统定时器，24bit,只能递减，存在于内核，嵌套在NVIC中，所有的Cortex-M内核的单片机都具有这个定时器。一般我们设置系统时钟 SYSCLK 等于 72M。当重装载数值寄存器的值递减到 0 的时候，系统定时器就产生一次中断，以此循环复。因为 SysTick 是属于 CM3内核的外设，所以所有基于 CM3 内核的单片机都具有这个系统定时器，使得软件在 CM3 单片机中可以很容易的移植。系统定时器一般用于操作系统，用于产生时基，维持操作系统的心跳。SysTick 在STM32的参考手册里面介绍的很简单，其详细介绍，请参阅《Cortex-M3 权威指南》。
Systick 寄存器
SysTick控制及状态寄存器
| 位段 | 名称 | 类型 | 复位值 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| 16 | COUNTFLAG | R/W | 0 | 如果在上次读取本寄存器后，SYSTick已经计数到0后则该为为1 |
| 2 | CLKSOURCE | R/W | 0 | 0：外部时钟 1：内部时钟 |
| 1 | TICKINT | R/W | 0 | 1：SYSTick倒数计数到0后产生SYSTick异常请求 0：计数到0无动作 |
| 0 | ENABLE | R/W | 0 | SYSTick定时器使能位 |
SysTick重装载数值寄存器
| 位段 | 名称 | 类型 | 复位值 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| 23：0 | RELOAD | R/W | 0 | 当倒数计数为0时，此值将会被重装载 |
SysTick当前数值寄存器
| 位段 | 名称 | 类型 | 复位值 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| 23：0 | CURRENT | R/W | 0 | 读取时返回当前倒计数的值，写他则使之清0 ，同时还会清除在systick控制及状态寄存器中的COUNTFLAG标志 |
Systick 定时时间计算
接下来就进行三种延时的讲解，普通的减数延时我就不进行赘述了，相信大家都会。而我要将的是单片机编程过程中经常用到延时函数，当然莫过于是毫秒 ms 级 延时和微秒 us 级延时
- 中断延时法
- 仿火哥延时，该方法非常适合于初学者
- 仿原子延时，直接操作寄存器。强烈推荐此方法！！！
首先跟大家讲解下SYSTick库函数的配置，只要理解了其中的原理。那么最后一种操作寄存器的方法就很容易上手。
// 这个 固件库函数 在 core_cm3.h中
static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
// reload 寄存器为24bit，最大值为2^24
if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) return (1);
// 配置 reload 寄存器的初始值
SysTick->LOAD = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;
// 配置中断优先级为 1<<4-1 = 15，优先级为最低
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);
// 配置 counter 计数器的值
SysTick->VAL = 0;
// 配置systick 的时钟为 72M
// 使能中断
// 使能systick
SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |
SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
return (0);
}
SysTick_Config()库函数主要配置的是 SysTick中的三个寄存器： LOAD、 VAL和 CTRL。
1. 中断延时法
/***************************************************************************************
* 函 数: void Interrupt_Delay_us(__IO u32 nTime)
* 功 能: 毫秒级延时
* 参 数: us传入微秒参数
* 返回值：无
* 备 注: LOAD为24位寄存器，nTime的最大传入值为 2的24次方(0xFFFFFF*72) / SYSCLK = 16777216 us
*****************************************************************************************/
void Interrupt_Delay_us(__IO u32 nTime)
{
//SYSTICK分频--10us的系统时钟中断
if (SysTick_Config(SystemCoreClock/100000))
{
while (1);
}
TimingDelay = nTime;
while(TimingDelay != 0);
SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器
SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
}
/***************************************************************************************
* 函 数: void Interrupt_Delay_us(__IO u32 nTime)
* 功 能: 毫秒级延时
* 参 数: ms 传入微秒参数
* 返回值：无
* 备 注: LOAD为24位寄存器，nTime的最大传入值为 2的24次方(0xFFFFFF*72*1000) / SYSCLK = 16777 ms
*****************************************************************************************/
void Interrupt_Delay_us(__IO u32 nTime)
{
//SYSTICK分频--1ms的系统时钟中断
if (SysTick_Config(SystemCoreClock/1000))
{
while (1);
}
TimingDelay = nTime;
while(TimingDelay != 0);
SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器
SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
}
//获取节拍程序
void TimingDelay_Decrement(void)
{
if (TimingDelay != 0x00)
{
TimingDelay--;
}
}
2. 仿火哥延时
/***************************************************************************************
* 函 数: SysTick_Delay_Us( __IO uint32_t us)
* 功 能: 毫秒级延时
* 参 数: us传入微秒参数
* 返回值：无
* 备 注: LOAD为24位寄存器，ms的最大传入值为 2的24次方(0xFFFFFF*72) / SYSCLK = 16777216 us
*****************************************************************************************/
void SysTick_Delay_Us( __IO uint32_t us)
{
uint32_t i;
SysTick_Config(SystemCoreClock/1000000);
for(i=0;i<us;i++)
{
// 当计数器的值减小到0的时候，CRTL寄存器的位16会置1
while( !((SysTick->CTRL)&(1<<16)) );
}
// 关闭SysTick定时器
SysTick->CTRL &=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}
/***************************************************************************************
* 函 数: void SysTick_Delay_Ms( __IO uint32_t ms)
* 功 能: 毫秒级延时
* 参 数: ms 传入微秒参数
* 返回值：无
* 备 注: LOAD为24位寄存器，ms的最大传入值为 2的24次方(0xFFFFFF*72*1000) / SYSCLK = 16777 ms
*****************************************************************************************/
void SysTick_Delay_Ms( __IO uint32_t ms)
{
uint32_t i;
SysTick_Config(SystemCoreClock/1000);
for(i=0;i<ms;i++)
{
// 当计数器的值减小到0的时候，CRTL寄存器的位16会置1
// 当置1时，读取该位会清0
while( !((SysTick->CTRL)&(1<<16)) );
}
// 关闭SysTick定时器
SysTick->CTRL &=~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}
3. 非中断方式,直接操作寄存器
uint8_t D_us=0; //微秒系数
uint16_t D_ms=0; //毫秒系数
/***************************************************************************************
* 函 数: void Delay_Init(void)
* 功 能: 延时函数初始化
* 参 数: 无
* 返回值：无
* 备 注: T(s) = 1/F(Hz) //赫兹时间转换公式
*****************************************************************************************/
void Delay_Init(void)
{
SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK);
D_us = SystemCoreClock/1000000;// 1us
D_ms = (uint16_t)D_us * 1000;
}
/***************************************************************************************
* 函 数: void Delay_us(uint32_t nus)
* 功 能: 微秒级延时
* 参 数: nus 传入微秒参数
* 返回值：无
* 备 注: LOAD为24位寄存器，nus 的最大传入值为 2的24次方(0xFFFFFF*72) / SYSCLK = 16777216 us
*****************************************************************************************/
void Delay_us(uint32_t nus)
{
uint32_t temp;
SysTick->CTRL = 0x00; //关闭SysTick定时器
SysTick->LOAD = nus*72; //延时重装载值
SysTick->VAL = 0x00; //清空计数器
SysTick->CTRL |= 0x01 ; //启动SysTick定时器
do
{
temp=SysTick->CTRL;
}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); //等待延时结束
SysTick->CTRL = 0x00; //关闭SysTick定时器
SysTick->VAL = 0X00; //清空计数器
}
/***************************************************************************************
* 函 数: void Delay_ms(uint32_t nms)
* 功 能: 毫秒级延时
* 参 数: nms 传入微秒参数
* 返回值：无
* 备 注: LOAD为24位寄存器，nms 的最大传入值为 2的24次方(0xFFFFFF*72*1000) / SYSCLK = 16777 ms
*****************************************************************************************/
void Delay_ms(uint32_t nms)
{
uint32_t temp;
SysTick->CTRL = 0x00; //关闭SysTick定时器
SysTick->LOAD = nms*72000; //延时重装载值
SysTick->VAL = 0x00; //清空计数器
SysTick->CTRL |= 0x01 ; //启动SysTick定时器
do
{
temp=SysTick->CTRL;
}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); //等待延时结束
SysTick->CTRL = 0x00; //关闭SysTick定时器
SysTick->VAL = 0X00; //清空计数器
}
三种方式各有利弊，第一种方式采用采用中断方式延时，由于中断的存在，不利于在其他中断中调用此延时函数。第二种方式非常适合初学者使用，简单偏于理解。第三种方式直接操作寄存器，看起来比较繁琐，其实只要耐心去看几遍也就很容易理解了，个人感觉第三种比较好用。