STM32系统滴答定时器(systick)应用

2018-09-11来源: eefocus关键字:STM32系统  滴答定时器  systick

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。


关键字:STM32系统  滴答定时器  systick

编辑:什么鱼 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/mcu/2018/ic-news091141247.html
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