学习记录：理解 SysTick系统定时器，编写延时函数

目录

一、Sys Tick定时时间的计算

二、Sys Tick寄存器

三、Sys Tick中断优先级

四、编写延时函数

 

---

SysTick被捆绑在NVIC中，是一个24位的定时器，且只能递减。

(NVIC是向量中断控制器，还包含了 MPU 的控制寄存器、SysTick 定时器以及调试控制。)

而在《STM32中文参考手册》中，对SysTick的介绍就只有简单的一句话：SysTick校准值固定为9000，当SysTick时钟设定为9MHz(HCLK/8的最大值)，产生1ms时间基准。

一、Sys Tick定时时间的计算

系统定时器重载寄存器

设一个循环计数的时间为 t ;

Clk由CTRL寄存器配置，频率为72M和9M

时钟树里的Sys Tick

 

misc.c系统时钟 

如果选择SysTick_CLKSource_HCLK 就为72M；

否则就是SysTick_CLKSource_HCLK_Div8 就为9M；

/**
  * @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;
  }
}

misc.h系统时钟 

/** @defgroup SysTick_clock_source 
  * @{
  */
/*/8，也就是选择内核时钟9M*/
#define SysTick_CLKSource_HCLK_Div8    ((uint32_t)0xFFFFFFFB)
/*72M*/
#define SysTick_CLKSource_HCLK         ((uint32_t)0x00000004)
#define IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SOURCE) (((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK) || \
                                       ((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK_Div8))

 t=RELOAD*(1/clk)

Clk(时钟中断)=72M时，t=(72)×（1/72M）=1 us; //1 us进入一次中断NVIC

Clk(时钟)=72M时，t=(72000)×（1/72M）=1 Ms; //1 ms进入一次中断NVIC

根据时间换算单位：1 s=1000 ms=1000000 us=1000000000 ns

二、Sys Tick寄存器

Sys Tick寄存器结构体

core_cm3.h:

/** @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;

Sys Tick配置库函数

/**
 * @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 reload 寄存器的24bit，最大值为2^24*/
                                                               
  SysTick->LOAD  = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;      /* set reload register 配置reload的初始值,'-1'是因为在配置时，已经消耗了一个systick周期*/
  NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);  /* set Priority for Cortex-M0 System Interrupts 配置中断优先级为1<<4-1=15,优先级为最低*/
  SysTick->VAL   = 0;                                          /* Load the SysTick Counter Value配置counter计数器的值 */
  SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk | 
                   SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   | 
                   SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                    /* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer 配置systick的时钟为72M，使能中断，使能systick*/
  return (0);                                                  /* Function successful */
}

 NVIC_SetPriority函数

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  */
}

三、Sys Tick中断优先级

1.STM32里面无论是内核还是外设都是使用4个二进制位来表示中断优先级。

2.中断优先级的分组对内核和外设同样适用。当比较的时候，只需要把内核外设的中断优先级的四个位按照外设的中断优先级来分组解析即可，即人为的分出抢占优先级和子优先级。 

 

四、编写延时函数

 1.编写一个延时函数

bsp_SysTick.h头文件

#ifndef __SYSTICK_H
#define __SYSTICK_H

#include "stm32f10x.h"

void SysTick_Init(void);
void Delay_us(__IO u32 nTime);
#define Delay_ms(x) Delay_us(100*x)	 //单位ms

void SysTick_Delay_Us( __IO uint32_t us);
void SysTick_Delay_Ms( __IO uint32_t ms);


#endif

 bsp_SysTick.c文件

#include "bsp_SysTick.h"
#include "core_cm3.h"
#include "misc.h"

static __IO u32 TimingDelay;
 
/**
  * @brief  启动系统滴答定时器 SysTick
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void SysTick_Init(void)
{
	/* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
	 * SystemFrequency / 100000	 10us中断一次
	 * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
	 */
//	if (SysTick_Config(SystemFrequency / 100000))	// ST3.0.0库版本
	if (SysTick_Config(SystemCoreClock / 100000))	// ST3.5.0库版本
	{ 
		/* Capture error */ 
		while (1);
	}
}

/**
  * @brief   us延时程序,10us为一个单位
  * @param  
  *		@arg nTime: Delay_us( 1 ) 则实现的延时为 1 * 10us = 10us
  * @retval  无
  */
void Delay_us(__IO u32 nTime)
{ 
	TimingDelay = nTime;	

	// 使能滴答定时器  
	SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

	while(TimingDelay != 0);
}

/**
  * @brief  获取节拍程序
  * @param  无
  * @retval 无
  * @attention  在 SysTick 中断函数 SysTick_Handler()调用
  */
void TimingDelay_Decrement(void)
{
	if (TimingDelay != 0x00)
	{ 
		TimingDelay--;
	}
}

#if 0
// 这个 固件库函数 在 core_cm3.h中
static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{ 
  // reload 寄存器为24bit，最大值为2^24
	if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)  return (1);
  
  // 配置 reload 寄存器的初始值	
  SysTick->LOAD  = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;
	
	// 配置中断优先级为 1<<4-1 = 15，优先级为最低
  NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1); 
	
	// 配置 counter 计数器的值
  SysTick->VAL   = 0;
	
	// 配置systick 的时钟为 72M
	// 使能中断
	// 使能systick
  SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk | 
                   SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   | 
                   SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                    
  return (0); 
}
#endif

// couter 减1的时间 等于 1/systick_clk
// 当counter 从 reload 的值减小到0的时候，为一个循环，如果开启了中断则执行中断服务程序，
// 同时 CTRL 的 countflag 位会置1
// 这一个循环的时间为 reload * (1/systick_clk)

void SysTick_Delay_Us( __IO uint32_t us)
{
	uint32_t i;
	SysTick_Config(SystemCoreClock/1000000);
	
	for(i=0;i<us;i++)
	{
		// 当计数器的值减小到0的时候，CRTL寄存器的位16会置1	
		while( !((SysTick->CTRL)&(1<<16)) );
	}
	// 关闭SysTick定时器
	SysTick->CTRL &=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

void SysTick_Delay_Ms( __IO uint32_t ms)
{
	uint32_t i;	
	SysTick_Config(SystemCoreClock/1000);
	
	for(i=0;i<ms;i++)
	{
		// 当计数器的值减小到0的时候，CRTL寄存器的位16会置1
		// 当置1时，读取该位会清0
		while( !((SysTick->CTRL)&(1<<16)) );
	}
	// 关闭SysTick定时器
	SysTick->CTRL &=~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

 main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_SysTick.h"
#include "bsp_led.h"

/*
 * t : 定时时间 
 * Ticks : 多少个时钟周期产生一次中断 
 * f : 时钟频率 72000000
 * t = Ticks * 1/f = (72000000/100000) * (1/72000000) = 10us 
 */ 

/**
  * @brief  主函数
  * @param  无  
  * @retval 无
  */
int main(void)
{	
	/* LED 端口初始化 */
	LED_GPIO_Config();

#if 0
	/* 配置SysTick 为10us中断一次 */
	SysTick_Init();	
	for(;;)
	{

		LED1( ON ); 
	    Delay_us(100000);    	// 100000 * 10us = 1000ms
		//Delay_ms(100);
		LED1( OFF );
	  
		LED0( ON );
	    Delay_us(100000);		// 100000 * 10us = 1000ms
		//Delay_ms(100);
		LED0( OFF );
	
	}     
#else // 不使用中断，使用查询的方法
	for(;;)
	{

		LED1( ON ); 
		SysTick_Delay_Ms( 1000 );
		LED1( OFF );
	  
		LED0( ON );
		SysTick_Delay_Ms( 1000 );
		LED0( OFF );
	
	} 
#endif	
}

 延时函数库文件

delay_init 函数

//初始化延迟函数
//当使用 OS 的时候,此函数会初始化 OS 的时钟节拍
//SYSTICK 的时钟固定为 HCLK 时钟
//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 72M 下,约合 0.233s 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
#else
#endif
}

SysTick->CTRL 的位定义 （结构体指针）

SysTick-> VAL 的定义 

 delay_us 函数

//延时 nus
//nus 为要延时的 us 数.
//nus:0~190887435(最大值即 2^32/[email protected]_us=22.5)
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
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 SYSTICK 是递减的计数器就可以.
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.
} 
};
}

//延时 nus
//nus:要延时的 us 数.
//nus:0~190887435(最大值即 2^32/[email protected]_us=22.5) 
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; //注意 SYSTICK 是一个递减的计数器.
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 
}

delay_ms 函数 

//延时 nms
//nms:要延时的 ms 数
void delay_ms(u16 nms)
{
u32 i;
for(i=0;i<nms;i++) delay_us(1000);
}

//延时 nms
//nms:要延时的 ms 数
//nms:0~65535
void delay_ms(u16 nms)
{
if(delay_osrunning&&delay_osintnesting==0)//如果 OS 已经在跑了,且不是在中断里面
{
if(nms>=fac_ms) //延时的时间大于 OS 的最少时间周期
{ 
 delay_ostimedly(nms/fac_ms); //OS 延时
}
nms%=fac_ms; //OS 已经无法提供这么小的延时了,采用普通方式延时 
}
delay_us((u32)(nms*1000)); //普通方式延时
}