STM32 开发板入门教程 (三) 系统时钟 SysTick

(一) 背景介绍

在传统的嵌入式系统软件按中通常实现 Delay(N) 函数的方法为：

for(i = 0; i <= x; i ++);

         x  ---  对应于 对应于 N 毫秒的循环值

对于STM32系列微处理器来说，执行一条指令只有几十个 ns，进行 for 循环时，要实现 N 毫秒的 x 值非常大，而且由于系统频率的宽广，很难计算出延时 N 毫秒的精确值。针对 STM32 微处理器，需要重新设计一个新的方法去实现该功能，以实现在程序中使用 Delay(N)。


(二) STM32 SysTick 介绍

Cortex-M3 的内核中包含一个 SysTick 时钟。SysTick 为一个 24 位递减计数器，SysTick 设定初值并使能后，每经过 1 个系统时钟周期，计数值就减 1。计数到 0 时，SysTick 计数器自动重装初值并继续计数，同时内部的 COUNTFLAG 标志会置位，触发中断 (如果中断使能情况下)。

在 STM32 的应用中，使用 Cortex-M3 内核的 SysTick 作为定时时钟，设定每一毫秒产生一次中断，在中断处理函数里对 N 减一，在Delay(N) 函数中循环检测 N 是否为 0，不为 0 则进行循环等待；若为 0 则关闭 SysTick 时钟，退出函数。

注： 全局变量 TimingDelay , 必须定义为 volatile 类型 , 延迟时间将不随系统时钟频率改变。



(三) ST SysTick 库文件

使用ST的函数库使用systick的方法
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


(四) SystemTick 工程实战

外部晶振为 8 MHz，9 倍频，系统时钟为 72MHz，SysTick 的最高频率为9MHz（最大为HCLK / 8），在这个条件下，把 SysTick 效验值设置成9000，将 SysTick 时钟设置为 9 MHz， 就能够产生 1ms 的时间基值，即 SysTick 产生 1ms 的中断。

   
    RCC_Configuration();
    SysTick_Configuration();


第一步: 配置 RCC 寄存器 和 SysTick 寄存器

RCC_Configuration: 配置 RCC 寄存器
void RCC_Configuration(void)
{
   
    RCC_DeInit();
   
   
    RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
   
   
    HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
   
    if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)
    {
        
        RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
        
        
        RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
        
        
        RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);
        
        
        FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
        
        FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
        
        
        RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
        
        
        RCC_PLLCmd(ENABLE);
        
        
        while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
        {
        }
        
        
        RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
        
        
        while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
        {
        }
    }
   
   
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |
                         RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
}



SysTick_Configuration: 配置 SysTick
void SysTick_Configuration(void)
{
   
    SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK);
   
   
    NVIC_SystemHandlerPriorityConfig(SystemHandler_SysTick, 3, 0);
   
   
    SysTick_SetReload(72000);
   
   
    SysTick_ITConfig(ENABLE);
}



第二步: 配置 SysTick 中断函数

这里我们定义了一个 TestSig 全局变量, 用于我们使用 Keil 软件自带的逻辑分析仪来分析.


volatile vu32 TimingDelay = 0;
vu8 TestSig = 0;

void SysTickHandler(void)
{
    TimingDelay--;
    if(TimingDelay % 2)
    {
        TestSig = 1;
    }
    else
    {
        TestSig = 0;
    }
}


第三步: 编写 Delay 延时函数

Delay: 系统延时函数, 使用系统时钟操作.

void Delay(u32 nTime)
{
   
    SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Enable);
   
    TimingDelay = nTime;
   
    while(TimingDelay != 0);
   
   
    SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Disable);
   
    SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Clear);
}


第四步:  主函数中调用 Delay

在 Mini-STM32 开发板上有两个 LED 灯, 分别是 PA0, PA1. 我们做个流水灯程序, 让他们循环点亮.
    while(1)
    {   
        GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);
        Delay(100);
        GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);
        Delay(100);
        GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
        Delay(100);
        GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
        Delay(100);  
    }


(五) 仿真调试

把工程通过后, 进入软件仿真
如下图所示:点击工程快捷菜单的逻辑分析仪

在逻辑分析仪中我们点击 Setup 按键会弹出安装对话框.
点右上方的 "新建" 图标, 在菜单中输入 "TestSig" 这个全局变量.
添加完之后就可以点 Close 了. 如果您仿真完可以点击 左下方的 "Kill All" 删除所有监视变量.

全速运行后就可以看到下面的波形了哦


如果你使用仿真器在 Mini-STM32 上调试的话你还可以看到两个 LED 在跑跑马灯程序了.
到此我们这章节的教程就结束了, 相信大家也掌握了 System Tick 的用法了.