Stm32 Systick定时器

请先参考以下材料：

《Cortex-M3权威指南》

《Cortex-M3 Technical Reference Manual》

Q：什么是SYSTick定时器？

SysTick 是一个24 位的倒计数定时器，当计到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。

Q：为什么要设置SysTick定时器？

（1）产生操作系统的时钟节拍

SysTick定时器被捆绑在NVIC中，用于产生SYSTICK异常（异常号：15）。在以前，大多操作系统需要一个硬件定时器来产生操作系统需要的滴答中断，作为整个系统的时基。因此，需要一个定时器来产生周期性的中断，而且最好还让用户程序不能随意访问它的寄存器，以维持操作系统“心跳”的节律。

（2）便于不同处理器之间程序移植。

Cortex‐M3处理器内部包含了一个简单的定时器。因为所有的CM3芯片都带有这个定时器，软件在不同 CM3器件间的移植工作得以化简。该定时器的时钟源可以是内部时钟（FCLK，CM3上的自由运行时钟），或者是外部时钟（ CM3处理器上的STCLK信号）。

不过，STCLK的具体来源则由芯片设计者决定，因此不同产品之间的时钟频率可能会大不相同，你需要检视芯片的器件手册来决定选择什么作为时钟源。SysTick定时器能产生中断，CM3为它专门开出一个异常类型，并且在向量表中有它的一席之地。它使操作系统和其它系统软件在CM3器件间的移植变得简单多了，因为在所有CM3产品间对其处理都是相同的。

（3）作为一个闹铃测量时间。

SysTick定时器除了能服务于操作系统之外，还能用于其它目的：如作为一个闹铃，用于测量时间等。要注意的是，当处理器在调试期间被喊停（halt）时，则SysTick定时器亦将暂停运作。

Q：Systick如何运行？

首先设置计数器时钟源，CTRL->CLKSOURCE（控制寄存器）。设置重载值（RELOAD寄存器），清空计数寄存器VAL（就是下图的CURRENT）。置CTRL->ENABLE位 开始计时。

如果是中断则允许Systick中断，在中断例程中处理。如采用查询模式则不断读取控制寄存器的COUNTFLAG标志位，判断是否计时至零。或者采取下列一种方法

当SysTick 定时器从1 计到0 时，它将把COUNTFLAG 位置位；而下述方法可以清零之：

1. 读取SysTick 控制及状态寄存器（STCSR）

2. 往SysTick 当前值寄存器（STCVR）中写任何数据

只有当VAL值为0时，计数器自动重载RELOAD。

Q：如何使用SysTicks作为系统时钟？

SysTick 的最大使命，就是定期地产生异常请求，作为系统的时基。OS 都需要这种“滴答”来推动任务和时间的管理。如欲使能SysTick 异常，则把STCSR.TICKINT 置位。另外，如果向量表被重定位到SRAM 中，还需要为SysTick 异常建立向量，提供其服务例程的入口地址。

Q：如何使用SysTick完成一段延时？

查询方式 参考：http://blog.ednchina.com/atom6037/188271/message.aspx

中断方式 参考：

初始化函数SysTick_Configuration(void)放在while()循环外，执行一次：

void SysTick_Configuration(void)
{
  /* Select AHB clock(HCLK) as SysTick clock source 设置AHB时钟为SysTick时钟*/
  SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK);

  /* Set SysTick Priority to 3 设置SysTicks中断抢占优先级 3， 从优先级0*/
  NVIC_SystemHandlerPriorityConfig(SystemHandler_SysTick, 3, 0);

  /* SysTick interrupt each 1ms with HCLK equal to 72MHz 每1ms发生一次SysTick中断*/
  SysTick_SetReload(72000);

  /* Enable the SysTick Interrupt */
  SysTick_ITConfig(ENABLE);
}

void SysTick_Configuration(void)
{
  /* Select AHB clock(HCLK) as SysTick clock source 设置AHB时钟为SysTick时钟*/
  SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK);

  /* Set SysTick Priority to 3 设置SysTicks中断抢占优先级 3， 从优先级0*/
  NVIC_SystemHandlerPriorityConfig(SystemHandler_SysTick, 3, 0);
   
  /* SysTick interrupt each 1ms with HCLK equal to 72MHz 每1ms发生一次SysTick中断*/
  SysTick_SetReload(72000);

  /* Enable the SysTick Interrupt */
  SysTick_ITConfig(ENABLE);
}

延时函数，需要延时处调用：

void Delay(u32 nTime)
{
  /* Enable the SysTick Counter 允许SysTick计数器*/
  SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Enable);

  TimingDelay = nTime;

  while(TimingDelay != 0)
    ;  //等待计数至0

  /* Disable the SysTick Counter 禁止SysTick计数器*/
  SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Disable);
  /* Clear the SysTick Counter 清零SysTick计数器*/
  SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Clear);
}

void Delay(u32 nTime)
{
  /* Enable the SysTick Counter 允许SysTick计数器*/
  SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Enable);
  
  TimingDelay = nTime;

  while(TimingDelay != 0)
    ;  //等待计数至0

  /* Disable the SysTick Counter 禁止SysTick计数器*/
  SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Disable);
  /* Clear the SysTick Counter 清零SysTick计数器*/
  SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Clear);
}

中断函数，定时器减至零时调用，放在stm32f10x_it.c文件中

void SysTickHandler(void)
{
  TimingDelay--;
}

void SysTickHandler(void)
{
  TimingDelay--;
}

 

 

 

(一) 背景介绍

在传统的嵌入式系统软件按中通常实现 Delay(N) 函数的方法为：

for(i = 0; i <= x; i ++);

         x --- 对应于 对应于 N 毫秒的循环值

对于STM32系 列微处理器来说，执行一条指令只有几十个 ns，进行 for 循环时，要实现 N 毫秒的 x 值非常大，而且由于系统频率的宽广，很难计算出延时 N 毫秒的精确值。针对 STM32 微处理器，需要重新设计一个新的方法去实现该功能，以实现在程序中使用 Delay(N)。

(二) STM32 SysTick 介绍

Cortex-M3 的内核中包含一个 SysTick 时钟。SysTick 为一个 24 位递减计数器，SysTick 设定初值并使能后，每经过 1 个系统时钟周期，计数值就减 1。计数到 0 时，SysTick 计数器自动重装初值并继续计数，同时内部的 COUNTFLAG 标志会置位，触发中断 (如果中断使能情况下)。

在 STM32 的应用中，使用 Cortex-M3 内核的 SysTick 作为定时时钟，设定每一毫秒产生一次中断，在中断处理函数里对 N 减一，在Delay(N) 函数中循环检测 N 是否为 0，不为 0 则进行循环等待；若为 0 则关闭 SysTick 时钟，退出函数。

注： 全局变量 TimingDelay , 必须定义为 volatile 类型 , 延迟时间将不随系统时钟频率改变。

(三) ST SysTick 库文件

使用ST的函数库使用systick的方法
1、调用SysTick_CounterCmd()               -- 失能SysTick计数器
2、调用SysTick_ITConfig ()                     -- 失能SysTick中断
3、调用SysTick_CLKSourceConfig()        -- 设置SysTick时钟源。
4、调用SysTick_SetReload()                  -- 设置SysTick重装载值。
5、调用SysTick_ITConfig ()                     -- 使能SysTick中断
6、调用SysTick_CounterCmd()               -- 开启SysTick计数器

(四) SystemTick 工程实战

外部晶振为 8 MHz，9 倍频，系统时钟为 72MHz，SysTick 的最高频率为9MHz（最大为HCLK / 8），在这个条件下，把 SysTick 效验值设置成9000，将 SysTick 时钟设置为 9 MHz， 就能够产生 1ms 的时间基值，即 SysTick 产生 1ms 的中断。

    /* Configure the system clocks */
    RCC_Configuration();
    SysTick_Configuration();

第一步: 配置 RCC 寄存器 和 SysTick 寄存器

RCC_Configuration: 配置 RCC 寄存器
void RCC_Configuration(void)
{
    /* RCC system reset(for debug purpose) */
    RCC_DeInit();
    /* Enable HSE */
    RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
    /* Wait till HSE is ready */
    HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
    if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)
    {
        /* HCLK = SYSCLK */
        RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
        /* PCLK2 = HCLK */
        RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
        /* PCLK1 = HCLK/2 */
        RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);
        /* Flash 2 wait state */
        FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
        /* Enable Prefetch Buffer */
        FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
        /* PLLCLK = 8MHz * 9 = 72 MHz */
        RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
        /* Enable PLL */
        RCC_PLLCmd(ENABLE);
        /* Wait till PLL is ready */
        while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
        {
        }
        /* Select PLL as system clock source */
        RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
        /* Wait till PLL is used as system clock source */
        while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
        {
        }
    }
    /* Enable GPIOA and AFIO clocks */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |
                         RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
}

SysTick_Configuration: 配置 SysTick
void SysTick_Configuration(void)
{
    /* Select AHB clock(HCLK) as SysTick clock source */
    SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK);
    /* Set SysTick Priority to 3 */
    NVIC_SystemHandlerPriorityConfig(SystemHandler_SysTick, 3, 0);
    /* SysTick interrupt each 1ms with HCLK equal to 72MHz */
    SysTick_SetReload(72000);
    /* Enable the SysTick Interrupt */
    SysTick_ITConfig(ENABLE);
}

第二步: 配置 SysTick 中断函数

这里我们定义了一个 TestSig 全局变量, 用于我们使用 Keil 软件自带的逻辑分析仪来分析.

volatile vu32 TimingDelay = 0;
vu8 TestSig = 0;

void SysTickHandler(void)
{
    TimingDelay--;
    if(TimingDelay % 2)
    {
        TestSig = 1;
    }
    else
    {
        TestSig = 0;
    }
}

第三步: 编写 Delay 延时函数

Delay: 系统延时函数, 使用系统时钟操作.

void Delay(u32 nTime)
{
    /* Enable the SysTick Counter */
    SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Enable);
    TimingDelay = nTime;
    while(TimingDelay != 0);
    /* Disable the SysTick Counter */
    SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Disable);
    /* Clear the SysTick Counter */
    SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Clear);
}

第四步: 主函数中调用 Delay

在 Mini-STM32 开发板上有两个 LED 灯, 分别是 PA0, PA1. 我们做个流水灯程序, 让他们循环点亮.
    while(1)
    {  
        GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);
        Delay(100);
        GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);
        Delay(100);
        GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
        Delay(100);
        GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
        Delay(100);
    }

(五) 仿真调试

把工程便宜通过后, 进入软件仿真
如下图所示:点击工程快捷菜单的逻辑分析仪

在逻辑分析仪中我们点击 Setup 按键会弹出安装对话框.
点右上方的 "新建" 图标, 在菜单中输入 "TestSig" 这个全局变量.
添加完之后就可以点 Close 了. 如果您仿真完可以点击 左下方的 "Kill All" 删除所有监视变量.

全速运行后就可以看到下面的波形了哦

如果你使用仿真器在 Mini-STM32 上调试的话你还可以看到两个 LED 在跑跑马灯程序了.
到此我们这章节的教程就结束了, 相信大家也掌握了 System Tick 的用法了.