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）

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）//

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<
/*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_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

旧知识点
1）复习寄存器地址，可参考STM32学习心得四：GPIO实验-基于寄存器和STM32学习心得五：GPIO实验-基于位操作；
2）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；
3）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。