Cortex-M0系統(tǒng)滴答定時(shí)器Systick詳解

上圖是LPC1114系統(tǒng)滴答定時(shí)器（SysTick）的結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)滴答定時(shí)器位于Cortex-M0內(nèi)核中，也就是說(shuō)，不論是LPC1114，還是其他的Cortex-M0內(nèi)核單片機(jī)，都有這個(gè)系統(tǒng)定時(shí)器。其存在的主要目的是為嵌入式操作系統(tǒng)提供100Hz(即10ms)的定時(shí)節(jié)拍。當(dāng)然，也可以做為其它的普通定時(shí)等其他用途。下面是LPC1114用戶手冊(cè)上列舉出的一些用途，你可以了解了解。

可編程設(shè)置頻率的RTOS 定時(shí)器(例如100 Hz)，調(diào)用一個(gè)SysTick 服務(wù)程序。

用于核時(shí)鐘的高速報(bào)警定時(shí)器。

簡(jiǎn)單計(jì)數(shù)器。軟件可使用它測(cè)量時(shí)間 （如：完成任務(wù)所需時(shí)間、已使用時(shí)間）。

基于丟失 / 命中期限控制的內(nèi)部時(shí)鐘源?？刂坪蜖顟B(tài)寄存器中的COUNTFLAG 位域，
可用于決定一個(gè)動(dòng)作是否在設(shè)定的期限內(nèi)完成，作為動(dòng)態(tài)時(shí)鐘管理控制環(huán)的一部分。

一、寄存器

系統(tǒng)定時(shí)器使用起來(lái)非常簡(jiǎn)單。它一共有4個(gè)寄存器：SYST_CSR、SYST_RVR、SYST_CVR、SYST_CALIB。定義如下所示：

4個(gè)寄存器中，校準(zhǔn)寄存器SYST_CALIB不用我們考慮，出廠前就配置好了。這時(shí)，就剩下3個(gè)寄存器了。一共需要配置3個(gè)寄存器就可以完成工作的模塊，你想想會(huì)很難使用嗎？英文不好的同學(xué)，請(qǐng)看下面的寄存器翻譯：

SYST_CSR寄存器，就是系統(tǒng)定時(shí)器控制和狀態(tài)寄存器

SYST_RVR寄存器，就是系統(tǒng)定時(shí)器重載值寄存器

SYST_CVR寄存器，就是系統(tǒng)定時(shí)器當(dāng)前值寄存器

1.SYST_CSR寄存器

翻譯成中文的：

CSR寄存器用到的位有4個(gè)，bit0用于是否開(kāi)啟定時(shí)器，bit1用于是否產(chǎn)生中斷，bit2用于選擇定時(shí)器的時(shí)鐘源是等于主時(shí)鐘還是等于主時(shí)鐘的一半，bit16是定時(shí)器的狀態(tài)。

2.SYST_RVR寄存器

翻譯成中文的：

RVR寄存器用到bit0~23，即24位數(shù)，這個(gè)值是定時(shí)器倒計(jì)時(shí)的初值，打開(kāi)定時(shí)器以后，值會(huì)從此值倒計(jì)時(shí)到0，因?yàn)榈褂?jì)時(shí)到0以后，又會(huì)從此值開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，所以定義里面叫這個(gè)寄存器位重載值。

3.SYST_CVR寄存器

翻譯成中文：

CVR寄存器用到bit0~23，即24位數(shù)，這是一個(gè)狀態(tài)寄存器，當(dāng)定時(shí)器開(kāi)始運(yùn)作，這個(gè)值在不斷地變化，從RVR寄存器獲取初值以后，倒計(jì)時(shí)到0.

二、如何調(diào)用Keil自帶的系統(tǒng)定時(shí)器函數(shù)

系統(tǒng)自帶的Systick函數(shù)，由CMSIS(關(guān)于什么是CMSIS，去百度搜吧)提供，位于core_cm0.h文件，你可以在LPC1114工程中，如下地方找到：

雙擊上圖紅色框內(nèi)的文件名稱(chēng)，打開(kāi)對(duì)應(yīng)文件。在core_cm0.h文件的最底部，有一個(gè)函數(shù)，如下所示：

__STATIC_INLINEuint32_tSysTick_Config(uint32_tticks){if((ticks-1)>SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)return(1);/*Reloadvalueimpossible*/SysTick->LOAD=ticks-1;/*setreloadregister*/NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn,(1<<__NVIC_PRIO_BITS)-1);/*setPriorityforSystickInterrupt*/SysTick->VAL=0;/*LoadtheSysTickCounterValue*/SysTick->CTRL=SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk|SysTick_CTRL_TICKINT_Msk|SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;/*EnableSysTickIRQandSysTickTimer*/return(0);/*Functionsuccessful*/}

此函數(shù)就是CMSIS提供的系統(tǒng)定時(shí)器控制函數(shù)SysTick_Config()。在使用的時(shí)候，可以直接調(diào)用，函數(shù)有一個(gè)參數(shù)ticks。由函數(shù)內(nèi)部的語(yǔ)句
“SysTick->LOAD = ticks – 1;”知道，ticks就是LOAD值，即重載值，表示兩次中斷的計(jì)數(shù)。

例如，要產(chǎn)生10ms的中斷，可以在程序中如下調(diào)用函數(shù)：

Systick_Config(SystemCoreClock/100);

函數(shù)參數(shù)中的SystemCoreClock是當(dāng)前主頻的值，假如現(xiàn)在的主頻是50MHz，SystemCoreClock就是50 000 000 ，50 000 000 /100=500 000。我們把參數(shù)帶進(jìn)去以后，LOAD=499 999，也就是說(shuō)，定時(shí)器開(kāi)始運(yùn)行后，定時(shí)器的值會(huì)從499 999遞減到0，進(jìn)入中斷函數(shù)，然后再次從499 999 遞減到0，如此循環(huán)。

這時(shí)候，你心中會(huì)有一個(gè)大大的問(wèn)號(hào)：“為什么從499 999遞減到0就是10ms？”接下來(lái)，瑞生給你解答，其實(shí)很簡(jiǎn)單，不信聽(tīng)我說(shuō)。

定時(shí)器運(yùn)行，要知道“為什么從499 999遞減到0就是10ms”，只要知道定時(shí)器每遞減一個(gè)值需要多長(zhǎng)時(shí)間就可以了。知道每遞減一個(gè)值需要多長(zhǎng)時(shí)間，那么遞減500 000下，需要多長(zhǎng)時(shí)間，就知道了。

要知道每遞減一個(gè)值需要多長(zhǎng)時(shí)間，就需要知道當(dāng)前定時(shí)器運(yùn)行的時(shí)鐘是多少。由寄存器CSR知道，定時(shí)器的時(shí)鐘有兩種，一種是等于主頻，一種是等于主頻的二分之一，由CSR寄存器中的bit2決定。

函數(shù)中用到的寄存器名稱(chēng)和我們手冊(cè)上給出的名稱(chēng)不太一樣，但是你要知道，名稱(chēng)就是個(gè)代號(hào)，實(shí)際調(diào)用的其實(shí)是名稱(chēng)背后的寄存器地址。函數(shù)中LOAD就是我們之前說(shuō)的RSR，VAL就是我們之前說(shuō)的CVR，CTRL就是我們之前說(shuō)的CSR。

函數(shù)中，對(duì)控制寄存器的bit0 bit1 bit2都置1，對(duì)照前面的寄存器定義可知，時(shí)鐘設(shè)置為等于主頻，打開(kāi)系統(tǒng)定時(shí)器中斷，允許定時(shí)器運(yùn)行。

我們知道了時(shí)鐘，就知道定時(shí)器每遞減一個(gè)值需要的時(shí)間了，即：1/SystemCoreClock 秒，換算成毫秒即：(1/SystemCoreClock)*1000=1000/SystemCoreClock毫秒，即每遞減一個(gè)值，耗時(shí)1000/SystemCoreClock毫秒。所以如果要使得10ms定時(shí)，即10/(1000/SystemCoreClock)=SystemCoreClock/100，回頭看看前面定時(shí)10ms的參數(shù)，是不是這個(gè)值呢。以此類(lèi)推，需要定時(shí)多長(zhǎng)時(shí)間，你可以自己算一個(gè)參數(shù)帶進(jìn)去了，需要注意的是，LOAD值是個(gè)24位數(shù)，帶進(jìn)去的數(shù)不要超過(guò)24位數(shù)的最大值。還有一個(gè)需要注意的地方，就是LOAD值最小255，當(dāng)你給LOAD值帶進(jìn)去小于255值，LOAD會(huì)自動(dòng)變成255。

三、系統(tǒng)定時(shí)器中斷函數(shù)怎么寫(xiě)

系統(tǒng)定時(shí)器的中斷函數(shù)名稱(chēng)如下所示：

voidSysTick_Handler(void){}

有的童鞋會(huì)問(wèn)，函數(shù)名稱(chēng)可以自己改嗎？答案是不可以改，非要自己改一個(gè)，需要一定的步驟。接下來(lái)瑞生給你解答。

打開(kāi)一個(gè)工程，雙擊startup_LPC11xx.h文件打開(kāi)

在第74行，你可以看到系統(tǒng)定時(shí)器中斷函數(shù)的名稱(chēng)，如下所示：

你不僅可以看到系統(tǒng)定時(shí)器中斷函數(shù)的名稱(chēng)，所有的中斷函數(shù)的名稱(chēng)，都已經(jīng)寫(xiě)好了，在用其它模塊的中斷時(shí)，到這個(gè)地方找就對(duì)了。還有前面那個(gè)是否可以自己改的問(wèn)題，你把這個(gè)地方的名稱(chēng)改了，就可以在.c文件中使用你修改后的名稱(chēng)了，不過(guò)為了程序的移植性統(tǒng)一性閱讀性，瑞生建議大家不要修改。

四、寫(xiě)一個(gè)毫秒延時(shí)函數(shù)delay_ms()

1.自己配置寄存器（假設(shè)當(dāng)前主頻為50MHz）

staticvolatileuint32_tTimeTick=0;voidSysTick_Handler(void)//中斷函數(shù){TimeTick++;}voiddelay_ms(uint32_tms)//參數(shù)最大帶入671{SysTick->LOAD=25000*ms-1;SysTick->VAL=0;SysTick->CTRL|=((1<<1)|(1<<0));//開(kāi)定時(shí)器，開(kāi)中斷while(!TimeTick);TimeTick=0;SysTick->CTRL=0;//關(guān)定時(shí)器}

為什么主頻為50MHz時(shí)，上面函數(shù)中與ms乘的數(shù)是25000？我在上面已經(jīng)講過(guò)了，這里我再講一次，非常簡(jiǎn)單哦。CTRL寄存器bit2默認(rèn)是0，也就是說(shuō)默認(rèn)的系統(tǒng)定