STM32的Systick系統(tǒng)滴答定時(shí)器
掃描二維碼
隨時(shí)隨地手機(jī)看文章
Systick :系統(tǒng)心跳定時(shí)器,提供系統(tǒng)節(jié)拍
裸機(jī)程序中可作為獨(dú)立的延時(shí)定時(shí)器
用途:
1.產(chǎn)生操作系統(tǒng)的時(shí)鐘節(jié)拍
2.便于不同處理器之間程序移植
SysTick定時(shí)器被捆綁在NVIC中,異常號(hào)15
3.作為一個(gè)鬧鈴測(cè)量時(shí)間用于測(cè)量時(shí)間,
但當(dāng)處理器在調(diào)試期間被喊停(halt)時(shí),則SysTick定時(shí)器亦將暫停運(yùn)作
它有四個(gè)寄存器
STK_CSR, 0xE000E010 -- 控制寄存器
STK_LOAD, 0xE000E014 -- 重載寄存器
STK_VAL, 0xE000E018 -- 當(dāng)前值寄存器
STK_CALRB, 0xE000E01C -- 校準(zhǔn)值寄存器
stm32的時(shí)鐘源
選擇外部時(shí)鐘源時(shí),則Systick時(shí)鐘為HCLK /8
選擇內(nèi)核時(shí)鐘源時(shí),則Systick時(shí)鐘為HCLK
延時(shí)編程原理
systick定時(shí)器是24位的遞減計(jì)數(shù)器,設(shè)定初值并使能它后,它會(huì)每個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)器減1,
計(jì)數(shù)到0 時(shí),將從RELOAD 寄存器中自動(dòng)重裝載定時(shí)初值。只要不把它在SysTick控制及狀態(tài)寄存器中的使能位清除,就永不停息.
延時(shí)編程步驟
1.計(jì)算出產(chǎn)生1us 需要多少個(gè)時(shí)鐘周期 fac_us;
2.計(jì)算出RELOAD寄存器的值
也就是產(chǎn)生相應(yīng)延時(shí)所需要的時(shí)鐘周期數(shù)
RELOAD=fac_us * nus
3.開啟計(jì)數(shù)
4.循環(huán)檢測(cè)計(jì)數(shù)到0的標(biāo)志位;
5.清空計(jì)數(shù)器,關(guān)閉定時(shí)器
=======================================
SysTick異常配置步驟
1對(duì)CTRL//LOAD/VAL三個(gè)寄存器進(jìn)行了配置,
2初始化SysTick使用的時(shí)鐘,
3清除系統(tǒng)當(dāng)前值,裝入重裝值,
4使能SysTick,使SysTick能響應(yīng)中斷
=======================
當(dāng)SysTick定時(shí)器計(jì)到0時(shí),將把COUNTFLAG位置位;而下述方法可以對(duì)其清零:
1.讀取SysTick 控制及狀態(tài)寄存器(STCSR)
2.往SysTick 當(dāng)前值寄存器(STCVR)中寫任何數(shù)據(jù)
只有當(dāng)VAL 值為0 時(shí),計(jì)數(shù)器自動(dòng)重載RELOAD
======================
庫(kù)函數(shù)
使用ST的函數(shù)庫(kù)使用systick的方法,嚴(yán)格按照以下順序:
1、調(diào)用SysTick_CounterCmd() -- 失能SysTick計(jì)數(shù)器
2、調(diào)用SysTick_ITConfig () -- 失能SysTick中斷
3、調(diào)用SysTick_CLKSourceConfig() -- 設(shè)置SysTick時(shí)鐘源。
4、調(diào)用SysTick_SetReload() -- 設(shè)置SysTick重裝載值。
5、調(diào)用SysTick_ITConfig () -- 使能SysTick中斷
6、調(diào)用SysTick_CounterCmd() -- 開啟SysTick計(jì)數(shù)器
Systick中斷服務(wù)函數(shù)
void SysTick_Handler(void);
==========================
寄存器版代碼注解
使用外部8M時(shí)鐘,鎖相環(huán)里出來(lái)的頻率是72M,AHB預(yù)分頻后是72M,
systick固定HCLK時(shí)鐘的1/8,即9M,那么延時(shí)1us是9個(gè)時(shí)鐘
C代碼
void delay_init(u8 SYSCLK) //系統(tǒng)時(shí)鐘是72MHz,SYSCLK=72
{
SysTick->CTRL &= 0xfffffffb ; //bit2清0,也就是配置選擇外部時(shí)鐘
fac_us=SYSCLK/8; //硬件8分頻,fac_us得出的值是要給下面的時(shí)鐘函數(shù)用的
fac_ms =(u16)fac_us*1000;
}
void delay_us(u32 nus) //nus假如為10us
{
u32 temp;
SysTick->LOAD = nus*fac_us; //延時(shí)10us的話就是 10*9=90,裝到load寄存器中
SysTick->VAL=0x00;//計(jì)數(shù)器清0,因?yàn)閏urrrent字段被手動(dòng)清零時(shí),load將自動(dòng)重裝到VAL中
SysTick->CTRL = 0x01;//配置使異常生效,也就是計(jì)數(shù)器倒數(shù)到0時(shí)將發(fā)出異常通知
do
{
temp = SysTick->CTRL; //時(shí)間到了之后,該位將被硬件置1,但被查詢后自動(dòng)清0
}
while(temp & 0x01 && !(tmep &(1<<16))); //查詢
SysTick->CTRL = 0x00; //關(guān)閉計(jì)數(shù)器
SysTick->VAL = 0x00; //清空val
}
//這個(gè)while循環(huán),判斷如果Systick還在Enable的狀態(tài),并且計(jì)數(shù)器還沒(méi)數(shù)到0,
就不停的循環(huán)把當(dāng)前的SysTick->CTRL寄存器值寫入變量temp,繼續(xù)下一次判斷。
當(dāng)Systick被Disable或者計(jì)數(shù)器數(shù)到0了,就停止循環(huán)
還有一個(gè)注意點(diǎn):
LOAD寄存器是24位的 最大值0xffffff
那么延時(shí)最大值計(jì)算公式為
nms<=0xffffff*8*1000/SYSCLK (SYSCLK單位Hz)
則nms的最大值為1864.135ms ,即1864毫秒
? 首先我們要明白什么是SysTick定時(shí)器?
Sys 系統(tǒng) ,tick 滴答聲 ,系統(tǒng)滴答滴答很形象地表示了它是一個(gè)系統(tǒng)節(jié)拍器。SysTick 是一個(gè)24 位的倒計(jì)數(shù)定時(shí)器,當(dāng)計(jì)到0 時(shí),將從RELOAD 寄存器中自動(dòng)重裝載定時(shí)初值。只要不把它在SysTick 控制及狀態(tài)寄存器中的使能位清除,就永不停息。
? 為什么要設(shè)置SysTick定時(shí)器?
(1)產(chǎn)生操作系統(tǒng)的時(shí)鐘節(jié)拍
SysTick定時(shí)器被捆綁在NVIC中,用于產(chǎn)生SYSTICK異常(異常號(hào):15)。在以前,大多操作系統(tǒng)需要一個(gè)硬件定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生操作系統(tǒng)需要的滴答中斷,作為整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基。因此,需要一個(gè)定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生周期性的中斷,而且最好還讓用戶程序不能隨意訪問(wèn)它的寄存器,以維持操作系統(tǒng)“心跳”的節(jié)律。SysTick的最大使命,就是定期地產(chǎn)生異常請(qǐng)求,作為系統(tǒng)的時(shí)基。OS都需要這種“滴答”來(lái)推動(dòng)任務(wù)和時(shí)間的管理。
(2)便于不同處理器之間程序移植。
Cortex‐M3處理器內(nèi)部包含了一個(gè)簡(jiǎn)單的定時(shí)器。因?yàn)樗械腃M3芯片都帶有這個(gè)定時(shí)器,軟件在不同 CM3器件間的移植工作得以化簡(jiǎn)。該定時(shí)器的時(shí)鐘源可以是內(nèi)部時(shí)鐘(FCLK,CM3上的自由運(yùn)行時(shí)鐘),或者是外部時(shí)鐘( CM3處理器上的STCLK信號(hào))。不過(guò),STCLK的具體來(lái)源則由芯片設(shè)計(jì)者決定,因此不同產(chǎn)品之間的時(shí)鐘頻率可能會(huì)大不相同,你需要檢視芯片的器件手冊(cè)來(lái)決定選擇什么作為時(shí)鐘源。SysTick定時(shí)器能產(chǎn)生中斷,CM3為它專門開出一個(gè)異常類型,并且在向量表中有它的一席之地。它使操作系統(tǒng)和其它系統(tǒng)軟件在CM3器件間的移植變得簡(jiǎn)單多了,因?yàn)樵谒蠧M3產(chǎn)品間對(duì)其處理都是相同的。
(3)作為一個(gè)鬧鈴測(cè)量時(shí)間。
SysTick定時(shí)器還可以用作鬧鐘,作為啟動(dòng)一個(gè)特定任務(wù)的時(shí)間依據(jù)。它作為一個(gè)鬧鈴,用于測(cè)量時(shí)間。要注意的是,當(dāng)處理器在調(diào)試期間被喊停(halt)時(shí),則SysTick定時(shí)器亦將暫停運(yùn)作。
? 再來(lái)看看SysTick的用法
(1)我們對(duì)一個(gè)系統(tǒng)編程,老說(shuō)編程編程什么的,到底我們?cè)诰幨裁闯蹋慨?dāng)然這個(gè)問(wèn)題要探討起來(lái)可能有點(diǎn)遠(yuǎn)了。我來(lái)說(shuō)說(shuō)對(duì)SysTick的編程,對(duì)單片機(jī)的編程不過(guò)就是對(duì)單片機(jī)里面的寄存器進(jìn)行控制,使整個(gè)軟硬件系統(tǒng)處于一種在你的掌控之下的狀態(tài)。這就是了嘛,現(xiàn)在我是頭,我對(duì)我的手下下達(dá)一些指令,讓它們?nèi)プ鲆恍┦虑?。所以我們想搞清楚怎樣控制SysTick我們還得看我們能對(duì)它的哪些部分可以控制。那些部分就是寄存器。
SysTick有4個(gè)寄存器 :
寄存器 描述
CTRL SysTick 控制和狀態(tài)寄存器
LOAD SysTick 重裝載值寄存器
VAL SysTick 當(dāng)前值寄存器
CALIB SysTick 校準(zhǔn)值寄存器
對(duì)應(yīng)地在固件函數(shù)庫(kù)中定義了這個(gè)東西
typedef struct
{
vu32 CTRL;
vu32 LOAD;
vu32 VAL;
vuc32 CALIB;
} SysTick_TypeDef;
在這背后,已經(jīng)對(duì)定義的寄存器進(jìn)行了一個(gè)地址映射。當(dāng)我們操控我們定義的寄存器時(shí)實(shí)際上已是通過(guò)那種映射關(guān)系操控了芯片內(nèi)部的值。其實(shí)在STM32中對(duì)寄存器的操作都是通過(guò)這種方式進(jìn)行的。
具體的映射過(guò)程如下,我們可以看一下:
#define SCS_BASE ((u32)0xE000E000)
#define SysTick_BASE (SCS_BASE + 0x0010)
#ifndef DEBUG
...
#ifdef _SysTick
#define SysTick ((SysTick_TypeDef *) SysTick_BASE)
#endif
...
#else
...
#ifdef _SysTick
EXT SysTick_TypeDef *SysTick;
#endif
...
#endif
#ifdef _SysTick
SysTick = (SysTick_TypeDef *) SysTick_BASE;
#endif
為了訪問(wèn)SysTick寄存器,, _SysTick必須在文件“stm32f10x_conf.h”中定義如下:
#define _SysTick
映射過(guò)程就不作討論了。總這這樣映射的結(jié)果是我們能直接使用SysTick。那就來(lái)看一下有關(guān)寄存器的設(shè)置。
(2)SysTick里的寄存器我也簡(jiǎn)單地把它理解為是一個(gè)32位數(shù)。
這里有一張圖:
在最新的STM32固件庫(kù)中的core_cm3.c中提供了這樣一個(gè)函數(shù)來(lái)供我們配置SysTick,當(dāng)我們須要用到SysTick時(shí)調(diào)用它就可以了:
static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)//ticks 是要重裝載的值
{
if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) return (1);
SysTick->LOAD = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);
SysTick->VAL = 0;
SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |
SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
return (0);
}
總結(jié):在配置過(guò)程對(duì)CTRL//LOAD/VAL三個(gè)寄存器進(jìn)行了配置,初始化了SysTick使用的時(shí)鐘,清除系統(tǒng)當(dāng)前值,裝入重裝值,使能SysTick,使SysTick能響應(yīng)中斷,說(shuō)了半天其實(shí)就這一句話。在主程序中調(diào)用SysTick_Configuration( uint32_t ticks ),輸入重裝值就配置完成了。
(3)SysTick 的中斷處理函數(shù)在stm32f10x_it.c
函數(shù)原型為void SysTick_Handler(void)
{
// user code
}
用戶只要把須要處理的程序填入這里就完成啦。
? 例子:
正如上面敘述,SysTick的使用為:
(1)配置SysTick
(2)寫中斷函數(shù)
我們產(chǎn)生1ms的廷時(shí):
在我們自己編寫的main.c中有:
//前面的省略 ……
Volatile unsigned int TimingDelay ; //定義一個(gè)全局變量,用于計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)值
//中間部分省略……
void Delay_Ms( uint32_t nTime