STM32的Systick系統(tǒng)滴答定時(shí)器

Systick :系統(tǒng)心跳定時(shí)器,提供系統(tǒng)節(jié)拍

裸機(jī)程序中可作為獨(dú)立的延時(shí)定時(shí)器

用途:

1.產(chǎn)生操作系統(tǒng)的時(shí)鐘節(jié)拍

2.便于不同處理器之間程序移植

SysTick定時(shí)器被捆綁在NVIC中，異常號15

3.作為一個(gè)鬧鈴測量時(shí)間用于測量時(shí)間,

但當(dāng)處理器在調(diào)試期間被喊停（halt）時(shí)，則SysTick定時(shí)器亦將暫停運(yùn)作

它有四個(gè)寄存器

STK_CSR, 0xE000E010 -- 控制寄存器

STK_LOAD, 0xE000E014 -- 重載寄存器

STK_VAL, 0xE000E018 -- 當(dāng)前值寄存器

STK_CALRB, 0xE000E01C -- 校準(zhǔn)值寄存器

stm32的時(shí)鐘源

選擇外部時(shí)鐘源時(shí)，則Systick時(shí)鐘為HCLK /8

選擇內(nèi)核時(shí)鐘源時(shí)，則Systick時(shí)鐘為HCLK

延時(shí)編程原理

systick定時(shí)器是24位的遞減計(jì)數(shù)器，設(shè)定初值并使能它后，它會每個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)器減1，

計(jì)數(shù)到0 時(shí)，將從RELOAD 寄存器中自動(dòng)重裝載定時(shí)初值。只要不把它在SysTick控制及狀態(tài)寄存器中的使能位清除，就永不停息.

延時(shí)編程步驟

1.計(jì)算出產(chǎn)生1us 需要多少個(gè)時(shí)鐘周期 fac_us;

2.計(jì)算出RELOAD寄存器的值

也就是產(chǎn)生相應(yīng)延時(shí)所需要的時(shí)鐘周期數(shù)

RELOAD=fac_us * nus

3.開啟計(jì)數(shù)

4.循環(huán)檢測計(jì)數(shù)到0的標(biāo)志位;

5.清空計(jì)數(shù)器，關(guān)閉定時(shí)器

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SysTick異常配置步驟

1對CTRL//LOAD/VAL三個(gè)寄存器進(jìn)行了配置，

2初始化SysTick使用的時(shí)鐘，

3清除系統(tǒng)當(dāng)前值，裝入重裝值，

4使能SysTick,使SysTick能響應(yīng)中斷

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當(dāng)SysTick定時(shí)器計(jì)到0時(shí),將把COUNTFLAG位置位；而下述方法可以對其清零：

1.讀取SysTick 控制及狀態(tài)寄存器（STCSR）

2.往SysTick 當(dāng)前值寄存器（STCVR）中寫任何數(shù)據(jù)

只有當(dāng)VAL 值為0 時(shí)，計(jì)數(shù)器自動(dòng)重載RELOAD

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庫函數(shù)

使用ST的函數(shù)庫使用systick的方法，嚴(yán)格按照以下順序：

1、調(diào)用SysTick_CounterCmd() -- 失能SysTick計(jì)數(shù)器

2、調(diào)用SysTick_ITConfig () -- 失能SysTick中斷

3、調(diào)用SysTick_CLKSourceConfig() -- 設(shè)置SysTick時(shí)鐘源。

4、調(diào)用SysTick_SetReload() -- 設(shè)置SysTick重裝載值。

5、調(diào)用SysTick_ITConfig () -- 使能SysTick中斷

6、調(diào)用SysTick_CounterCmd() -- 開啟SysTick計(jì)數(shù)器

Systick中斷服務(wù)函數(shù)

void SysTick_Handler(void);

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寄存器版代碼注解

使用外部8M時(shí)鐘,鎖相環(huán)里出來的頻率是72M,AHB預(yù)分頻后是72M,

systick固定HCLK時(shí)鐘的1/8,即9M,那么延時(shí)1us是9個(gè)時(shí)鐘

C代碼

void delay_init(u8 SYSCLK) //系統(tǒng)時(shí)鐘是72MHz,SYSCLK=72

{

SysTick->CTRL &= 0xfffffffb ; //bit2清0,也就是配置選擇外部時(shí)鐘

fac_us=SYSCLK/8; //硬件8分頻,fac_us得出的值是要給下面的時(shí)鐘函數(shù)用的

fac_ms =(u16)fac_us*1000;

}

void delay_us(u32 nus) //nus假如為10us

{

u32 temp;

SysTick->LOAD = nus*fac_us; //延時(shí)10us的話就是 10*9=90,裝到load寄存器中

SysTick->VAL=0x00;//計(jì)數(shù)器清0,因?yàn)閏urrrent字段被手動(dòng)清零時(shí),load將自動(dòng)重裝到VAL中

SysTick->CTRL = 0x01;//配置使異常生效,也就是計(jì)數(shù)器倒數(shù)到0時(shí)將發(fā)出異常通知

do

{

temp = SysTick->CTRL; //時(shí)間到了之后,該位將被硬件置1,但被查詢后自動(dòng)清0

}

while(temp & 0x01 && !(tmep &(1<<16))); //查詢

SysTick->CTRL = 0x00; //關(guān)閉計(jì)數(shù)器

SysTick->VAL = 0x00; //清空val

}

//這個(gè)while循環(huán),判斷如果Systick還在Enable的狀態(tài)，并且計(jì)數(shù)器還沒數(shù)到0，

就不停的循環(huán)把當(dāng)前的SysTick->CTRL寄存器值寫入變量temp，繼續(xù)下一次判斷。

當(dāng)Systick被Disable或者計(jì)數(shù)器數(shù)到0了，就停止循環(huán)

還有一個(gè)注意點(diǎn):

LOAD寄存器是24位的 最大值0xffffff

那么延時(shí)最大值計(jì)算公式為

nms<=0xffffff*8*1000/SYSCLK (SYSCLK單位Hz)

則nms的最大值為1864.135ms ,即1864毫秒

? 首先我們要明白什么是SysTick定時(shí)器？

Sys 系統(tǒng) ，tick 滴答聲 ，系統(tǒng)滴答滴答很形象地表示了它是一個(gè)系統(tǒng)節(jié)拍器。SysTick 是一個(gè)24 位的倒計(jì)數(shù)定時(shí)器，當(dāng)計(jì)到0 時(shí)，將從RELOAD 寄存器中自動(dòng)重裝載定時(shí)初值。只要不把它在SysTick 控制及狀態(tài)寄存器中的使能位清除，就永不停息。

? 為什么要設(shè)置SysTick定時(shí)器？

（1）產(chǎn)生操作系統(tǒng)的時(shí)鐘節(jié)拍

SysTick定時(shí)器被捆綁在NVIC中，用于產(chǎn)生SYSTICK異常（異常號：15）。在以前，大多操作系統(tǒng)需要一個(gè)硬件定時(shí)器來產(chǎn)生操作系統(tǒng)需要的滴答中斷，作為整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基。因此，需要一個(gè)定時(shí)器來產(chǎn)生周期性的中斷，而且最好還讓用戶程序不能隨意訪問它的寄存器，以維持操作系統(tǒng)“心跳”的節(jié)律。SysTick的最大使命，就是定期地產(chǎn)生異常請求，作為系統(tǒng)的時(shí)基。OS都需要這種“滴答”來推動(dòng)任務(wù)和時(shí)間的管理。

（2）便于不同處理器之間程序移植。

Cortex‐M3處理器內(nèi)部包含了一個(gè)簡單的定時(shí)器。因?yàn)樗械腃M3芯片都帶有這個(gè)定時(shí)器，軟件在不同 CM3器件間的移植工作得以化簡。該定時(shí)器的時(shí)鐘源可以是內(nèi)部時(shí)鐘（FCLK，CM3上的自由運(yùn)行時(shí)鐘），或者是外部時(shí)鐘（ CM3處理器上的STCLK信號）。不過，STCLK的具體來源則由芯片設(shè)計(jì)者決定，因此不同產(chǎn)品之間的時(shí)鐘頻率可能會大不相同，你需要檢視芯片的器件手冊來決定選擇什么作為時(shí)鐘源。SysTick定時(shí)器能產(chǎn)生中斷，CM3為它專門開出一個(gè)異常類型，并且在向量表中有它的一席之地。它使操作系統(tǒng)和其它系統(tǒng)軟件在CM3器件間的移植變得簡單多了，因?yàn)樵谒蠧M3產(chǎn)品間對其處理都是相同的。

（3）作為一個(gè)鬧鈴測量時(shí)間。

SysTick定時(shí)器還可以用作鬧鐘，作為啟動(dòng)一個(gè)特定任務(wù)的時(shí)間依據(jù)。它作為一個(gè)鬧鈴，用于測量時(shí)間。要注意的是，當(dāng)處理器在調(diào)試期間被喊停（halt）時(shí)，則SysTick定時(shí)器亦將暫停運(yùn)作。

? 再來看看SysTick的用法

（1）我們對一個(gè)系統(tǒng)編程，老說編程編程什么的，到底我們在編什么程？當(dāng)然這個(gè)問題要探討起來可能有點(diǎn)遠(yuǎn)了。我來說說對SysTick的編程，對單片機(jī)的編程不過就是對單片機(jī)里面的寄存器進(jìn)行控制，使整個(gè)軟硬件系統(tǒng)處于一種在你的掌控之下的狀態(tài)。這就是了嘛，現(xiàn)在我是頭，我對我的手下下達(dá)一些指令，讓它們?nèi)プ鲆恍┦虑?。所以我們想搞清楚怎樣控制SysTick我們還得看我們能對它的哪些部分可以控制。那些部分就是寄存器。

SysTick有4個(gè)寄存器 ：

寄存器 描述

CTRL SysTick 控制和狀態(tài)寄存器

LOAD SysTick 重裝載值寄存器

VAL SysTick 當(dāng)前值寄存器

CALIB SysTick 校準(zhǔn)值寄存器

對應(yīng)地在固件函數(shù)庫中定義了這個(gè)東西

typedef struct

{

vu32 CTRL;

vu32 LOAD;

vu32 VAL;

vuc32 CALIB;

} SysTick_TypeDef;

在這背后，已經(jīng)對定義的寄存器進(jìn)行了一個(gè)地址映射。當(dāng)我們操控我們定義的寄存器時(shí)實(shí)際上已是通過那種映射關(guān)系操控了芯片內(nèi)部的值。其實(shí)在STM32中對寄存器的操作都是通過這種方式進(jìn)行的。

具體的映射過程如下，我們可以看一下：

#define SCS_BASE ((u32)0xE000E000)

#define SysTick_BASE (SCS_BASE + 0x0010)

#ifndef DEBUG

...

#ifdef _SysTick

#define SysTick ((SysTick_TypeDef *) SysTick_BASE)

#endif

...

#else

...

#ifdef _SysTick

EXT SysTick_TypeDef *SysTick;

#endif

...

#endif

#ifdef _SysTick

SysTick = (SysTick_TypeDef *) SysTick_BASE;

#endif

為了訪問SysTick寄存器，, _SysTick必須在文件“stm32f10x_conf.h”中定義如下：

#define _SysTick

映射過程就不作討論了?？傔@這樣映射的結(jié)果是我們能直接使用SysTick。那就來看一下有關(guān)寄存器的設(shè)置。

（2）SysTick里的寄存器我也簡單地把它理解為是一個(gè)32位數(shù)。

這里有一張圖：

在最新的STM32固件庫中的core_cm3.c中提供了這樣一個(gè)函數(shù)來供我們配置SysTick，當(dāng)我們須要用到SysTick時(shí)調(diào)用它就可以了:

static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)//ticks 是要重裝載的值

{

if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) return (1);

SysTick->LOAD = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;

NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);

SysTick->VAL = 0;

SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |

SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |

SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

return (0);

}

總結(jié)：在配置過程對CTRL//LOAD/VAL三個(gè)寄存器進(jìn)行了配置，初始化了SysTick使用的時(shí)鐘，清除系統(tǒng)當(dāng)前值，裝入重裝值，使能SysTick,使SysTick能響應(yīng)中斷，說了半天其實(shí)就這一句話。在主程序中調(diào)用SysTick_Configuration( uint32_t ticks ),輸入重裝值就配置完成了。

（3）SysTick 的中斷處理函數(shù)在stm32f10x_it.c

函數(shù)原型為void SysTick_Handler(void)

{

// user code

}

用戶只要把須要處理的程序填入這里就完成啦。

? 例子：

正如上面敘述，SysTick的使用為：

（1）配置SysTick

（2）寫中斷函數(shù)

我們產(chǎn)生1ms的廷時(shí)：

在我們自己編寫的main.c中有：

//前面的省略 ……

Volatile unsigned int TimingDelay ; //定義一個(gè)全局變量，用于計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)值

//中間部分省略……

void Delay_Ms( uint32_t nTime