STM32-Systick滴答定时器-延时函数

2022-01-12 01:00 jym蒟蒻阅读(1135) 评论(0) 编辑收藏举报

1.STM32-Systick滴答定时器

Systick定时器，是一个简单的定时器，对于ST的CM3,CM4,CM7内核芯片，都有Systick定时器。
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。比如UCOS中，分时复用，需要一个最小的时间戳，一般在STM32+UCOS系统中，都采用Systick做UCOS心跳时钟。
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，即使在睡眠模式下也能工作。
SysTick定时器被捆绑在NVIC中，用于产生SYSTICK异常（异常号：15）。
Systick中断的优先级也可以设置。

4个Systick寄存器

CTRL             SysTick 控制和状态寄存器  
LOAD             SysTick 自动重装载除值寄存器 
VAL              SysTick 当前值寄存器  
CALIB            SysTick 校准值寄存器

可在core-core_cm7.h文件中找到

typedef struct
{
  __IOM uint32_t CTRL;                   /*!< Offset: 0x000 (R/W)  SysTick Control and Status Register */
  __IOM uint32_t LOAD;                   /*!< Offset: 0x004 (R/W)  SysTick Reload Value Register */
  __IOM uint32_t VAL;                    /*!< Offset: 0x008 (R/W)  SysTick Current Value Register */
  __IM  uint32_t CALIB;                  /*!< Offset: 0x00C (R/ )  SysTick Calibration Register */
} SysTick_Type;

SysTick 控制和状态寄存器- CTRL：

在这里插入图片描述

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。配置函数：HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig();

SysTick重装载数值寄存器-LOAD

在这里插入图片描述

SysTick当前数值寄存器-VAL

在这里插入图片描述

HAL库中的Systick相关函数：

stm32f7xx_hal_cortex.c文件中：HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig () ; //Systick时钟源选择

如果SysTick的时钟源自HCLK，假设外部晶振为25M，倍频到216MHZ，那么SysTick的时钟即为216MHZ，也就是SysTick的计数器VAL每减1，就代表时间过了1/216us。

void HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(uint32_t CLKSource)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(CLKSource));
  if (CLKSource == SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK)
  {
    SysTick->CTRL |= SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK;
  }
  else
  {
    SysTick->CTRL &= ~SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK;
  }
}

可以看一下CLKSource可以有哪几种：找到IS_SYSTICK_CLK_SOURCE的定义，发现可以为SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK和SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK_DIV8，也就是不分频或者8分频。

#define IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SOURCE) (((SOURCE) == SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK) || \
                                       ((SOURCE) == SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK_DIV8))

core_cm7.h文件中：SysTick_Config (uint32_t ticks) //初始化systick,时钟为HCLK,并开启中断。

ticks：经过多少个systick周期发生一次中断。用来配置SysTick定时器经过多少个ticks发生一次中断。

__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
  if ((ticks - 1UL) > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)
  {
    return (1UL);                                                   /* Reload value impossible */
  }

  SysTick->LOAD  = (uint32_t)(ticks - 1UL);                         /* set reload register */
  NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL); /* set Priority for Systick Interrupt */
  SysTick->VAL   = 0UL;                                             /* 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 */
  return (0UL);                                                     /* Function successful */
}

首先看到SysTick_LOAD_RELOAD_Msk，由于Systick是一个24 位的倒计数定时器，所以值不能太大。

#define SysTick_LOAD_RELOAD_Msk            (0xFFFFFFUL /*<< SysTick_LOAD_RELOAD_Pos*/)

Systick中断服务函数：void SysTick_Handler (void);

2.delay函数

//初始化延迟函数
//当使用ucos的时候,此函数会初始化ucos的时钟节拍
//SYSTICK的时钟固定为AHB时钟的1/8
//SYSCLK:系统时钟频率
void delay_init(u8 SYSCLK)
{
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 						//如果需要支持OS.
	u32 reload;
#endif
    HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);//SysTick频率为HCLK
	fac_us=SYSCLK;						    //不论是否使用OS,fac_us都需要使用
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 						//如果需要支持OS.
	reload=SYSCLK;					        //每秒钟的计数次数 单位为K	   
	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216M下,约合77.7ms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/OS_TICKS_PER_SEC秒中断一次	
	SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //开启SYSTICK
#endif 
}

在main中调用delay_init(216);//延时初始化。1微秒等于10的负6次方秒，1MHZ等于10^6赫兹。

fac_us=SYSCLK;系统时钟是216MHZ，fac_us=216意思是：systick运行1us，需要多少个systick周期。由于systick是216MHZ，所以需要216个周期。后面如果需要延时n个微秒，只需要n*fac_us即可。由于设置的SysTick频率为HCLK，所以调用delay_init函数中的参数SYSCLK就是216 。

delay_us函数思路：

在循环里检测当前值，如果当前值小于前一次的值，说明没有减到0，通过told-tnow就可以知道当前跑了几个周期。否则，说明已经溢出了，也就是说当前跑了reload-tnow+told个周期。最后如果时间超过/等于要延迟的时间,则退出。
在这里插入图片描述

//延时nus
//nus:要延时的us数.	
//nus:0~204522252(最大值即2^32/fac_us@fac_us=21)	    								   
void delay_us(u32 nus)
{		
	u32 ticks;
	u32 told,tnow,tcnt=0;
	u32 reload=SysTick->LOAD;				//LOAD的值	    	 
	ticks=nus*fac_us; 						//需要的节拍数 
	delay_osschedlock();					//阻止OS调度，防止打断us延时
	told=SysTick->VAL;        				//刚进入时的计数器值
	while(1)
	{
		tnow=SysTick->VAL;	
		if(tnow!=told)
		{	    
			if(tnow<told)tcnt+=told-tnow;	//这里注意一下SYSTICK是一个递减的计数器就可以了.
			else tcnt+=reload-tnow+told;	    
			told=tnow;
			if(tcnt>=ticks)break;			//时间超过/等于要延迟的时间,则退出.
		}  
	};
	delay_osschedunlock();					//恢复OS调度											    
}

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