2018年09月11日 | STM32系统滴答定时器（systick）应用

一：系统滴答定时器（systick）

1.systick介绍

     Systick就是一个定时器而已，只是它放在了NVIC中，主要的目的是为了给操作系统提供一个硬件上的中断（号称滴答中断）。滴答中断？这里来简单地解释一下。操作系统进行运转的时候，也会有“心跳”。它会根据“心跳”的节拍来工作，把整个时间段分成很多小小的时间片，每个任务每次只能运行一个“时间片”的时间长度就得退出给别的任务运行，这样可以确保任何一个任务都不会霸占整个系统不放。或者把每个定时器周期的某个时间范围赐予特定的任务等，还有操作系统提供的各种定时功能，都与这个滴答定时器有关。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。 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。

     知道systick在系统中的地位后，我们来了解systick的实现。这里只是举例说明systick的使用。它有四个寄存器，笔者把它列出来：

    SysTick->CTRL,        --控制和状态寄存器

    SysTick->LOAD,        --重装载寄存器

    SysTick->VAL,          --当前值寄存器

   SysTick->CALIB,        --校准值寄存器    

下图有他们的分别描述：     下图引用地址：http://blog.csdn.net/marike1314/article/details/5673684

2.systick编程

    现在我们想通过Systick定时器做一个精确的延迟函数，比如让LED精确延迟1秒钟闪亮一次。

    思路：利用systick定时器为递减计数器，设定初值并使能它后，它会每个1系统时钟周期计数器减，计数到 0时，SysTick计数器自动重装初值并继续计数，同时触发中断。

那么每次计数器减到0，时间经过了：系统时钟周期 *计数器初值。我们使用72M作为系统时钟，那么每次计数器减1所用的时间是1/72M，计数器的初值如果是72000，那么每次计数器减到0，时间经过(1/72M)*72000= 0.001，即1ms。（简单理解：用72M的时钟频率，即1s计数72M=72000000次，那1ms计数72000次，所以计数值为72000） 

首先，我们需要有一个72M的systick系统时钟，那么，使用下面这个时钟OK就 ！

    SystemInit();

    这个函数可以让主频运行到72M。可以把它作为systick的时钟源。

    接着开始配置systick，实际上配置systick的严格过程如下：

    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                                                      

    这里大家一定要注意，必须使得当前寄存器的值VAL等于0！

    SysTick->VAL  = (0x00);只有当VAL值为0时，计数器自动重载RELOAD。

接下来就可以直接调用Delay();函数进行延迟了。延迟函数的实现中，要注意的是，全局变量TimingDelay必须使用volatile，否则可能会被编译器优化。

下面我们来做一下程序分析：

（1）系统时钟进配置

首先我们对系统时钟进行了配置并且SetSysClock(void)函数使用72M作为系统时钟；

为了方面看清代码我选择截图：

（2）先来看看主函数

int main(void)  

{            unsigned char i=0;  

        unsigned char a[] = "abncdee";  

        SystemInit1();//系统初始化  

       if (SysTick_Config(72000))  //1ms响应一次中断  

        {   

            /* Capture error */  

                 while (1);  

        }   

        /*解析：因为要求是每500ms往中位机发数据一件事，所以放在while语句中，  

*送据+延时可以完成相当于中断的效果;  

               *若是多任务中，其中一个任务需要中断，这把这个任务放在中断函数中调用;  

               */  

        while (1)  

        {  

             //测试代码:测试定时器功能，通过延时来测试  

             GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6);      //V6  

             Delay(50);  

             GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6);         //V6  

             Delay(50);  

            //功能1代码:每500ms发送数据  

               /*  

                      UART2_TX485_Puts("123450");  

                      Delay(500);  

           */  

            //功能2代码:上位发特定指令，中位机执行相应操作  

              //     RS485_Test();  

              }       

}  

（3）系统滴答定时器的配置--主角登场：

主函数中： SysTick_Config(72000) ;滴答定时器的参数是72000即计数72000

（因为我们使用72M的时钟频率，即1s计数72M=72000000次，那1ms计数72000次，所以计数值为72000） 

在文件Core_cm3.h中

SysTick_Config函数的具体实现如下：

[html] view plain copy

static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)  

{   

    if (ticks>SYSTICK_MAXCOUNT)    

     return (1);      /* Reload value impossible */  

    SysTick->LOAD = (ticks & SYSTICK_MAXCOUNT) - 1;//systick重装载值寄存器   /* set reload register */  

    NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1); /* set Priority for Cortex-M0 System Interrupts */  

    SysTick->VAL = (0x00);  //systick当前值寄存器                                

   /* Load the SysTick Counter Value */  

   SysTick->CTRL = (1 << SYSTICK_CLKSOURCE) | (1<

}                                         

我们来看一下这句代码：SysTick->CTRL = (1 << SYSTICK_CLKSOURCE) | (1<

下面我们来看一下stm32f10x_it.h文件中：

找到滴答定时器中断函数：SysTickHandler（）

void SysTickHandler(void)

{

    TimingDelay_Decrement();

}

从上文我们通过装载的计数值72000知道每1ms发生一次中断，在中断函数中调用一个函数TimingDelay_Decrement();-----即每1ms发生中断时就调用到此函数；

下面我们来看看TimingDelay_Decrement();在干些什么？

[html] view plain copy

/*****************************************************************  

*函数名称：TimingDelay_Decrement  

*功能描述：中断里调用此函数，即没发生一次中断，此函数被调用，此函数里       

*          的变量TimingDelay 相当于减法计数器  

*   

*输入参数：无  

*返回值：无  

*其他说明：无  

*当前版本：v1.0  

*作    者: 梁尹宣  

*完成日期：2012年8月3日  

*修改日期      版本号      修改人      修改内容  

*-----------------------------------------------------------------  

*  

******************************************************************/  

void TimingDelay_Decrement(void)    

{    

  if (TimingDelay != 0x00)    

  {     

    TimingDelay--;    

  }  

}    

我们看了TimingDelay的定义，又看了还有哪些函数调用到这个变量，如下：  

/*****************************************************************  

*                                        全局变量  

******************************************************************/  

static __IO uint32_t TimingDelay=0;  

/*****************************************************************  

*函数名称：    Delay  

*功能描述：    利用系统时钟计数器递减达到延时功能  

*   

*输入参数：nTime ：需要延的时毫秒数  

*返回值：无  

*其他说明：无  

*当前版本：v1.0  

*作    者: 梁尹宣  

*完成日期：2012年8月3日  

*修改日期      版本号      修改人      修改内容  

*-----------------------------------------------------------------  

*  

******************************************************************/  

void Delay(__IO uint32_t nTime)//delay被调用时，nTime=500  

{   

  TimingDelay = nTime;  

  while(TimingDelay != 0);  

}  

通过上面几个函数我们知道了，在调用Delay(500)即nTime=500；在后在Delay()函数中TimingDelay =nTime;（即TimingDelay=500是它的初始值），再TimingDelay_Decrement(void)函数的作用就是把TimingDelay- -;每毫秒进行递减直到减到0为止；这样就起到一个延时的作用；

现在我们做出来的Delay(1)，就是1毫秒延迟。Delay(1000)就是1秒。

  我们来画个图,方便这几个函数间关系的理解:

我们在返回到主函数main()中看这几条语句：红色标注de

[html] view plain copy

while (1)  

        {  

             //测试代码:测试定时器功能，通过延时来测试  

             GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6);      //V6   

             Delay(500);  

             GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6);         //V6   

             Delay(500);  

            //功能1代码:每500ms发送数据  

               /*  

                      UART2_TX485_Puts("123450");  

                      Delay(500);  

           */  

            //功能2代码:上位发特定指令，中位机执行相应操作  

              //     RS485_Test();  

              }       

经过上面系统定时器的分析我们知道Delay(500);是延时500ms ;那么LED就是每隔500ms闪烁一次；

上面有关系统滴答定时器的应用讲解基本完毕！

 有关SysTick编译后的源代码包，(其实客官细心的话一经发现上面代码含有485通讯代码，

只不过被暂时屏蔽掉了，下一节将讲到)我放在我的资源里：http://download.csdn.net/detail/yx_l128125/4511622

下面我们来看看一下参考资料的问题，一边对上面我写的博客有更深入的理解：

《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。

二：就在前一段时间，有人突然问我SysTick_Handler(void)这个定时器中断处理函数是怎么定义的？根据以往的经验，我感觉在底层应该会有一个类似于函数声明的东西的存在，但是往下跟程序的话，一直都没有找到相应的定义或者声明，那么究竟SysTick_Handler这个函数怎么来的呢？是不是可以人为的做修改呢？给我的第一感觉是，肯定是可以做修改的，毕竟只是一个 函数 的名字而已，于是就翻看LPC1114的数据手册，结合网上的一些参考文件，去理清楚到底是怎么回事。

那么还是非常容易找到SysTick_Handler（）这个函数的位置的，如下图所示：

   我们会发现，几乎所有的中断函数的名字都已经在这里写好了，所以我们有的时候在程序中使用的一些中断，都可以在这个地方进行查找。

    那么，我们如果想要改变一个中断的名字，那么只需要在这里做下修改就可以了，在程序中再使用我们自己定义的中断的名字，但是结合实际的情况来考虑问题，如果我们修改了这些中断函数的名字的话，那么就会降低我们代码的可移植性，所以基本上我们在这里不建议大家做修改。

      说到了定时器中断处理函数，那么定时器Systick是怎样来进行设置的呢？

 上图是LPC1114系统滴答定时器SysTick的结构图。系统滴答定时器位于Cortex-M0内核中，也就是说对于LPC1114或者其他的以CortexM0为内核的板子中，都会有这个系统的定时器。它存在的主要目的是为嵌入式操作系统提供100HZ(即10ms)的定时功能。

    系统定时器一共有四个寄存器：这个可以从数据手册上面清楚的了解到：

SYST_CSR    :  系统定时器控制和状态寄存器

SYST_RVR    :  系统定时器重载值寄存器

SYST_CVR    ：系统定时器当前值寄存器

SYST_CALIB  : 系统定时器校准寄存器

    在系统定时器的四个寄存器中，SYST_CALIB为校准寄存器，这个是在出厂之前就已经配置好了的，我们不必考虑这个寄存器。那么我们一共需要配置3个寄存器就可以完成我们工作的模块。

  那么接下来我们对我们所要操作的三个寄存器做进一步的剖析

（1）SYST_CSR   寄存器

    CSR寄存器用到的位有4个，bit0用于是否开启定时器，置1的话就是允许，bit1用于控制是否产生中断，该位置为1为允许产生中断，bit2用于设置定时器的时钟源，设为1，定时器的时钟源为主时钟，反之设为0的话定时器的时钟源为主时钟的一半。

（2）SYST_RVR   寄存器   

    RVR寄存器用到0~23位，这个值是定时器倒计时的初始值，打开定时器以后，就会从这里设置的值倒计时到0，倒计时到0以后，又会从此值开始倒计时。

（3）SYST_CVR  寄存器   

    CURRENT  :  读此寄存器返回系统定时器的当前值，给这个寄存器赋值，将使定时器归0，且清CTRL中的COUNTFLAG位。

    CVR寄存器也是用到0~23位，这是一个状态寄存器，当定时器开始运作的时候，这个值在不断的变化，从RVR寄存器获取初值以后，倒计时到0.

系统定时器函数——SysTick_Config()函数

 系统自带的Systick函数，由CMSIS提供，位于core_cm0.h文件中，在使用的时候，可以直接调用的，函数有一个参数ticks，由函数内部的语句

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

知道ticks就是重载值，表示两次中断的计数。

SysTick_Config()函数中的LOAD就是我们之前说的RSR，VAL就是CVR，CTRL就是之前的CSR，上面的操作就是对寄存器相应位进行设置的过程。

    函数中，对控制寄存器的bit0,bit1,bit2都置1，对照前面寄存器相关位的定义可以知道，时钟设置为等于主频，打开系统定时器中断，允许定时器运行。