《STM32单片机开发应用教程(HAL库版)—基于国信长天嵌入式竞赛实训平台（CT117E-M4）》第四章4.2 sysTICK系统定时器

写在前面——
  《STM32单片机开发应用教程(HAL库版)—基于国信长天嵌入式竞赛实训平台（CT117E-M4）》第四章4.2 sysTICK系统定时器，本节讲述syTIK系统定时器原理，以及其使用方法
官方例程下载：https://pan.baidu.com/s/1QC5BnDgY1m1me6-ihQ_OUQ?pwd=nqb1
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4.2 sysTICK系统定时器

4.2.1. 实验任务

1. 参考官方例程HAL_03_SYSTICK，掌握延迟函数HAL_Delay，实现流水灯。
2. 功能拓展：使用全局变量uwTick，实现自定义计时。

4.2.2. sysTICK系统定时器原理

1. sysTICK功能解析

   sysTICK系统定时器在CPU核内部实现的，跟MCU外设无关，因此无需外部电路连接。只要是ARM Cortex-M系列内核的MCU都包含这个定时器。使用内核的sysTICK定时器来实现延时，可以不占用系统定时器，节约资源。
  sysTICK 一般用于 HAL 库的毫秒级延时函数HAL_Delay()，可以实现精准的延时计时。该函数已经封装好了，直接调用即可。
  但是，在按键长/短按等实例中，需要精确的计时，这就要使用到sysTICK定时器。
简单说， sysTICK就是一个24bit、倒计时（递减计数）、自动重装载定时器，倒计时结束会产生一个中断。

  设：VAL中的数值为 80，脉冲频率为 80MHz，则VAL由 80 减到 0 所需要的时间为 ，并且当减到 0 时会触发中断（相当于 1us 定时器），同时 LOAD 的值也会重新载入到VAL中。
  在 STM32CubeMX 中配置好时钟树后，时钟频率会输入到 Cortex System timer内核时钟 。而 sysTICK又属于内核，故给到 sysTICK的脉冲频率来自于此。

2. sysTICK —HAL_Delay函数代码解析

  精准的1ms定时在SysTick_Config（）中，从此函数逐渐深入到 core_cm4.h 中就有详细的SysTICK配置。

  LOAD寄存器 和 VAL寄存器 的值都在此函数中配置好了。
  这样，执行我们编程的函数时，内核还会不断的产生1ms中断（只是我们看不见），该中断服务函数SysTick_Handler在stm32g4xx.it.c中。

  其中，HAL_IncTick()在stm32g4xx_hal.c中定义：

  其中，uwTick是一个全局变量（非常重要的变量），uwTickFreq 的值为1（可跳转深入查看）。也就是说，通过中断服务函数SysTick_Handler()，实现了uwTick每1ms加1.
  再来看HAL_Delay()函数，在stm32g4xx.hal.c中被定义（函数HAL_GetTick也在其中）：

  以HAL_Delay(500)为例，调用该函数时，如上图，变量wait赋值为500，变量tickstart记录uwTick初始值。当判别((HAL_GetTick() - tickstart) < wait)，也就是当前uwTick值减去初始值，得到xx差值（因为uwTick值每1ms+1，这时就相当于系统计时了xx ms）。若小于用户定义的500，则继续循环等待；若超过500，则跳出循环（即跳出HAL_Delay() ），执行下一个函数。
  HAL_Delay函数已经被封装，直接调用就行了。

3. 使用sysTICK，自定义计时（在中断服务函数中实现计时控制）

  从以上分析可知，HAL_Delay()函数利用全局变量uwTick（每1ms自动累加1），实现计时功能。中断服务函数SysTick_Handler起到关键作用，每1ms发生执行一次。
官方例程HAL_03_SYSTICK，流水灯就是利用中断服务函数SysTick_Handler（stm32g4xx_it.c文件中）来实现的。
  在中断服务函数SysTick_Handler中编程代码：

unsigned char ms_led = 0;
unsigned char i = 7;
void SysTick_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */
  /* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */
  HAL_IncTick();
  /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */
		if(++ms_led == 100){
		GPIOC->ODR = ~(0x0001 << ++i);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
		ms_led = 0;
		
		if(i == 16){
			i = 7;
		}
	}
}

  起始时i=7, ++i 使i=8,0x0001 <<8（左移8位）得到0x0100 。ODR是引脚电平输出的寄存器，写1 则gpio 管脚为高电平，写0 为低电平。
  main.c无需操作，系统自动每1ms执行中断服务函数SysTick_Handler，从而实现每100ms（因为(++ms_led == 100)）左移一次的流水灯。

4. 使用sysTICK，自定义计时（main.c中使用uwTick实现计时）

  参考HAL_Delay函数的原理，在main.c中利用全局变量uwTick实现精确计时：

• 先记录uwTick初值，如，有按键按下时使ulKey_Time = uwTick; ulKey_Time为main.c中自定义的变量。uwTick直接调用，无需在main.c中再次声明。
• 计时判断，如，if(uwTick-ulKey_Time > 800) ，当前uwTick值减去其初值（ulKey_Time），大于800，则表示按下时间超过0.8s，判断是否长按？

  具体设计方法，参考以下按键长/短按设计程序（按键长/短按函数KEY_Proc）：

unsigned char ucKey_Long;
unsigned long ulTick_ms, ulKey_Time;

void KEY_Proc(void)
{
  unsigned char ucKey_Val;

  ucKey_Val = KEY_Scan();   //按键扫描，按键按下时得到按键值1/2/3/4
  if(ucKey_Val != ucKey_Long)  //防止一直进入switch判断
  {
    ucKey_Long = ucKey_Val;
    ulKey_Time = uwTick;
  }
  else
	  ucKey_Val = 0;

  if(ucKey_Val == 1)				// B1按下
  {
if(uwTick -ulKey_Time < 800) //B1长/短按判断，0.8s计时
{
/* B1短按操作程序*/
}
    else 
    {
      ulKey_Time = uwTick;
/* B1长按操作程序*/
    }
  }
  
/* B2B3B4按键操作程序，类同，省略*/
  }
 }
}

  该程序利用全局变量uwTick（每1ms自动累加1）实现精确计时判断。
  另外一种方法，不用全局变量uwTick，而是在中断服务函数SysTick_Handler（stm32g4xx_it.c里）中使用自定义的全局变量（如ulTick_ms++）或者计时函数。ulTick_ms功能作用和uwTick一样，每1ms累加1.

  然后在main中使用它（ulTick_ms在main.c中定义，SysTick_Handler中extern声明），替换上面的uwTick，也可以实现精确计时。

4.2.3. 小结

掌握以下2个方面：

• 全局变量uwTick
• 延迟函数HAL_Delay