2020年02月12日 | STM32知识：什么是SYSTICK 作用是什么

什么是SYSTICK:

这是一个24位的系统节拍定时器system TIck TImer,SysTIck,具有自动重载和溢出中断功能，所有基于Cortex_M3处理器的微控制器都可以由这个定时器获得一定的时间间隔。

作用：

在单任务引用程序中，因为其架构就决定了它执行任务的串行性，这就引出一个问题：当某个任务出现问题时，就会牵连到后续的任务，进而导致整个系统崩溃。要解决这个问题，可以使用实时操作系统（RTOS）.

因为RTOS以并行的架构处理任务，单一任务的崩溃并不会牵连到整个系统。这样用户出于可靠性的考虑可能就会基于RTOS来设计自己的应用程序。这样SYSTICK存在的意义就是提供必要的时钟节拍，为RTOS的任务调度提供一个有节奏的“心跳”。

微控制器的定时器资源一般比较丰富，比如STM32存在8个定时器，为啥还要再提供一个SYSTICK？原因就是所有基于ARM Cortex_M3内核的控制器都带有SysTick定时器，这样就方便了程序在不同的器件之间的移植。而使用RTOS的第一项工作往往就是将其移植到开发人员的硬件平台上，由于SYSTICK的存在无疑降低了移植的难度。

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。

时钟的选择：

用户可以在位于Cortex_M3处理器系统控制单元中的系统节拍定时器控制和状态寄存器（SysTick control and status register ,SCSR）选择systick 时钟源。如将SCSR中的CLKSOURCE位置位，SysTick会在CPU频率下运行；而将CLKSOUCE位清除则SysTick会以CPU主频的1/8频率运行。

3.5版本的库函数与以往的有所区别

不存在stm32f10x_systick.c文件，故原来的一些函数也不存在，比如SysTick_SetReload(u32 reload);SysTick_ITConfig(FunctionalState NewState);等

在3.5版本的库函数中与systick相关的函数只有两个

第一个，SysTick_Config(uint32_t ticks)，在core_cm3.h头文件中进行定义的。

第二个，void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)，在misc.c文件中定义的。

SysTick_Config(uint32_t ticks)，在core_cm3.h

主要的作用：

1、初始化systick

2、打开systick

3、打开systick的中断并设置优先级

4、返回一个0代表成功或1代表失败

注意：

Uint32_t ticks  即为重装值，

这个函数默认使用的时钟源是AHB，即不分频。

要想分频，调用void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)，

但是要注意函数调用的次序，先SysTick_Config(uint32_t ticks)，

后SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)

函数说明：

/**

* @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)

{

if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)  return (1);            

/* Reload value impossible */重装载值必须小于0XFF FFFF,为什么，这是一个24位的递减计数器。

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

/* set reload register */设置重装载值，SysTick_LOAD_RELOAD_Msk定义见后面

NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |

SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   |

SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                  

/* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */

return (0);

/* Function successful */

}

#endif

与systick相关的寄存器定义

/** @addtogroup CMSIS_CM3_SysTick CMSIS CM3 SysTick

memory mapped structure for SysTick

@{

*/

typedef struct

{

__IO uint32_t CTRL; /*!< Offset: 0x00  SysTick Control and Status Register */

__IO uint32_t LOAD; /*!< Offset: 0x04  SysTick Reload Value Register       */

__IO uint32_t VAL; /*!< Offset: 0x08  SysTick Current Value Register      */

__I  uint32_t CALIB; /*!< Offset: 0x0C  SysTick Calibration Register        */

} SysTick_Type;

与systick寄存器相关的寄存器及位的宏定义

/* SysTick Control / Status Register Definitions */控制/状态寄存器

#define SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Pos 16 /*！《 SysTick CTRL： COUNTFLAG Position */

#define SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk （1ul 《《 SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Pos）

/*！《 SysTick CTRL： COUNTFLAG Mask */ 溢出标志位

#define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos 2 /*！《 SysTick CTRL： CLKSOURCE Position */

#define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk （1ul 《《 SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos）

/*！《 SysTick CTRL： CLKSOURCE Mask */时钟源选择位，0=外部时钟；1=内核时钟

#define SysTick_CTRL_TICKINT_Pos 1 /*！《 SysTick CTRL： TICKINT Position */

#define SysTick_CTRL_TICKINT_Msk （1ul 《《 SysTick_CTRL_TICKINT_Pos）

/*！《 SysTick CTRL： TICKINT Mask */异常请求位

#define SysTick_CTRL_ENABLE_Pos 0 /*！《 SysTick CTRL： ENABLE Position */

#define SysTick_CTRL_ENABLE_Msk （1ul 《《 SysTick_CTRL_ENABLE_Pos）

/*！《 SysTick CTRL： ENABLE Mask */使能位

/* SysTick Reload Register Definitions */

#define SysTick_LOAD_RELOAD_Pos 0 /*！《 SysTick LOAD： RELOAD Position */

#define SysTick_LOAD_RELOAD_Msk （0xFFFFFFul 《《 SysTick_LOAD_RELOAD_Pos）

/*！《 SysTick LOAD： RELOAD Mask */

/* SysTick Current Register Definitions */

#define SysTick_VAL_CURRENT_Pos 0 /*！《 SysTick VAL： CURRENT Position */

#define SysTick_VAL_CURRENT_Msk （0xFFFFFFul 《《 SysTick_VAL_CURRENT_Pos）

/*！《 SysTick VAL： CURRENT Mask */

/* SysTick Calibration Register Definitions */

#define SysTick_CALIB_NOREF_Pos 31 /*！《 SysTick CALIB： NOREF Position */

#define SysTick_CALIB_NOREF_Msk （1ul 《《 SysTick_CALIB_NOREF_Pos）

/*！《 SysTick CALIB： NOREF Mask */

#define SysTick_CALIB_SKEW_Pos 30 /*！《 SysTick CALIB： SKEW Position */

#define SysTick_CALIB_SKEW_Msk （1ul 《《 SysTick_CALIB_SKEW_Pos）

/*！《 SysTick CALIB： SKEW Mask */

#define SysTick_CALIB_TENMS_Pos 0 /*！《 SysTick CALIB： TENMS Position */

#define SysTick_CALIB_TENMS_Msk （0xFFFFFFul 《《 SysTick_VAL_CURRENT_Pos） /*！《 SysTick CALIB： TENMS Mask */

/*@}*/ /* end of group CMSIS_CM3_SysTick */

void SysTick_CLKSourceConfig（uint32_t SysTick_CLKSource）

作用：

选择systick的时钟源，AHB时钟或AHB的8分频

库函数中默认使用的是AHB时钟（在SysTick_Config（）函数中设置），即72MHz

函数说明：

/**

* @brief Configures the SysTick clock source.

* @param SysTick_CLKSource： specifies the SysTick clock source.

* This parameter can be one of the following values：

* @arg SysTick_CLKSource_HCLK_Div8： AHB clock divided by 8 selected as SysTick clock source.

* @arg SysTick_CLKSource_HCLK： AHB clock selected as SysTick clock source.

* @retval None

*/

void SysTick_CLKSourceConfig（uint32_t SysTick_CLKSource）

{

/* Check the parameters */

assert_param（IS_SYSTICK_CLK_SOURCE（SysTick_CLKSource））;

if （SysTick_CLKSource == SysTick_CLKSource_HCLK）

{

SysTick-》CTRL |= SysTick_CLKSource_HCLK;

}

else

{

SysTick-》CTRL &= SysTick_CLKSource_HCLK_Div8;

}

}

Systick时钟源的定义：

/** @defgroup SysTick_clock_source

* @{

*/

#define SysTick_CLKSource_HCLK_Div8 （（uint32_t）0xFFFFFFFB）//将控制状态寄存器的第二位置0，即用外部时钟源

#define SysTick_CLKSource_HCLK （（uint32_t）0x00000004）//将控制状态寄存器的第二位置1，即用内核时钟

#define IS_SYSTICK_CLK_SOURCE（SOURCE） （（（SOURCE） == SysTick_CLKSource_HCLK） ||

（（SOURCE） == SysTick_CLKSource_HCLK_Div8））

与systick相关的寄存器的说明

SysTick寄存器说明在《Cortex-M3权威指南》（chap8.SysTick定时器章节）有说明

Systick使用实践

Systick定时时间的设定：

重装载值=systick 时钟频率（Hz）X想要的定时时间（S）

如果时钟频率为：AHB的8分频；AHB=72MHz那么systick的时钟频率为72/8MHz=9MHz

若要定时1秒，则重装载值=9000000X1=9000000，调用函数：SysTick_Config（9000000X1）;

若要定时1毫秒，重状态值=9000000X0.001=90000，调用函数：SysTick_Config（9000000/1000）;

Systick的中断处理函数

在startup_stm32f10x_hd.s启动文件中有定义。

DCD SysTick_Handler ; SysTick Handler

根据需要直接编写中断处理函数即可：

Void SysTick_Handler （void）

{ ;}

注意：

如果在工程中，加入了stm32f10x_it.c，而又在主函数中编写中断函数，则会报错。

因为在stm32f10x_it.c文件中，也有这个中断函数的声明，只是内容是空的。

/**

* @brief This function handles SysTick Handler.

* @param None

* @retval None

*/

void SysTick_Handler（void）

{

}

中断优先级的修改

在调用SysTick_Config（uint32_t ticks）之后，调用 void NVIC_SetPriority（IRQn_Type IRQn， uint32_t priority）。这个函数在core_cm3.h头文件中。

具体内容如下：

/**

* @brief Set the priority for an interrupt

*

* @param IRQn The number of the interrupt for set priority

* @param priority The priority to set

*

* Set the priority for the specified interrupt. The interrupt

* number can be positive to specify an external （device specific）

* interrupt， or negative to specify an internal （core） interrupt.

*

* Note： The priority cannot be set for every core interrupt.

*/

static __INLINE void NVIC_SetPriority（IRQn_Type IRQn， uint32_t priority）

{

if（IRQn 《 0） {

SCB-》SHP［（（uint32_t）（IRQn） & 0xF）-4］ = （（priority 《《 （8 - __NVIC_PRIO_BITS）） & 0xff）; } /* set Priority for Cortex-M3 System Interrupts */

else {

NVIC-》IP［（uint32_t）（IRQn）］ = （（priority 《《 （8 - __NVIC_PRIO_BITS）） & 0xff）; } /* set Priority for device specific Interrupts */

}

下面以一个实例来说明：

利用systick来实现以1秒的时间间隔，闪亮一个LED指示灯，指示灯接在GPIOA.8，低电平点亮。

#include “stm32f10x.h”

//函数声明

void GPIO_Configuration（void）;//设置GPIOA.8端口

u32 t;//定义一个全局变量

int main（void）

{

// SysTick_CLKSourceConfig（SysTick_CLKSource_HCLK_Div8）;

SysTick_Config（9000000）;

SysTick_CLKSourceConfig（SysTick_CLKSource_HCLK_Div8）;

GPIO_Configuration（）;

while（1）;

}

//GPIOA.8设置函数

void GPIO_Configuration（void）

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//定义一个端口初始化结构体

RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOA， ENABLE）;//打开GPIOA口时钟

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//设置为推挽输出

GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//设置输出频率50M

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;//指定第8脚

GPIO_Init（GPIOA，&GPIO_InitStruct）;//初始化GPIOA.8

GPIO_SetBits（ GPIOA， GPIO_Pin_8）;//置高GPIOA.8，关闭LED

}

//systick中断函数

void SysTick_Handler（void）

{

t++;

if（t》=1）

{

if（GPIO_ReadInputDataBit（GPIOA， GPIO_Pin_8）==1）

{GPIO_ResetBits（ GPIOA， GPIO_Pin_8）;}

}

if（t》=2）

{

if（GPIO_ReadInputDataBit（GPIOA， GPIO_Pin_8）==0）

{GPIO_SetBits（ GPIOA， GPIO_Pin_8）;}

t=0;

}

}

模拟后的结果

1、8分频后结果

总结：

1、要使用systick定时器，只需调用SysTick_Config（uint32_t ticks）函数即可，

函数自动完成：重装载值的装载，时钟源选择，计数寄存器复位，中断优先级的设置（最低），开中断，开始计数的工作。

2、要修改时钟源调用SysTick_CLKSourceConfig（uint32_t SysTick_CLKSource），也可按照SysTick_Config（）中默认设置FCLK不变。

3、要修改中断优先级调用

void NVIC_SetPriority（IRQn_Type IRQn， uint32_t priority）

应用说明：

1、因systick是一个24位的定时器，故重装值最大值为2的24次方=16 777 215，

要注意不要超出这个值。

2、systick是cortex_m3的标配，不是外设。故不需要在RCC寄存器组打开他的时钟。

3、每次systick溢出后会置位计数标志位和中断标志位，计数标志位在计数器重装载后被清除，而中断标志位也会随着中断服务程序的响应被清除，所以这两个标志位都不需要手动清除。

4、采用使用库函数的方法，只能采用中断的方法响应定时器计时时间到，如要采用查询的方法，那只能采用设置systick的寄存器的方法，具体操作以后再做分析。