STM32菜鸟成长记录---系统滴答定时器(systick)应用

发布者:CyborgDreamer最新更新时间:2016-12-28 来源: eefocus关键字:STM32  系统滴答定时器  systick 手机看文章 扫描二维码
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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


  1. int main(void)  

  2.   

  3. {            unsigned char i=0;  

  4.   

  5.         unsigned char a[] = "abncdee";  

  6.   

  7.           

  8.   

  9.         SystemInit1();//系统初始化  

  10.   

  11.    

  12.   

  13.        if (SysTick_Config(72000))  //1ms响应一次中断  

  14.   

  15.         {   

  16.   

  17.             /* Capture error */  

  18.   

  19.                  while (1);  

  20.   

  21.         }   

  22.   

  23.         /*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,  

  24.   

  25. *送据+延时可以完成相当于中断的效果;  

  26.   

  27.                *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;  

  28.   

  29.                */  

  30.   

  31.         while (1)  

  32.   

  33.         {  

  34.   

  35.              //测试代码:测试定时器功能,通过延时来测试  

  36.   

  37.    

  38.   

  39.              GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6);      //V6  

  40.   

  41.              Delay(50);  

  42.   

  43.              GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6);         //V6  

  44.   

  45.              Delay(50);  

  46.   

  47.                         

  48.   

  49.             //功能1代码:每500ms发送数据  

  50.   

  51.                /*  

  52.   

  53.                       UART2_TX485_Puts("123450");  

  54.   

  55.                       Delay(500);  

  56.   

  57.            */  

  58.   

  59.             //功能2代码:上位发特定指令,中位机执行相应操作  

  60.   

  61.               //     RS485_Test();  

  62.   

  63.               }       

  64.   

  65. }  

(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:


  1. static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)  

  2.   

  3. {   

  4.   

  5.     if (ticks>SYSTICK_MAXCOUNT)    

  6.   

  7.      return (1);      /* Reload value impossible */  

  8.   

  9.     SysTick->LOAD = (ticks & SYSTICK_MAXCOUNT) - 1;//systick重装载值寄存器   /* set reload register */  

  10.   

  11.     NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1); /* set Priority for Cortex-M0 System Interrupts */  

  12.   

  13.     SysTick->VAL = (0x00);  //systick当前值寄存器                                

  14.   

  15.    /* Load the SysTick Counter Value */  

  16.    SysTick->CTRL = (1 << SYSTICK_CLKSOURCE) | (1<

  17.   

  18. }                                         

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?


  1. /*****************************************************************  

  2.   

  3. *函数名称:TimingDelay_Decrement  

  4.   

  5. *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       

  6.   

  7. *          的变量TimingDelay 相当于减法计数器  

  8.   

  9. *   

  10.   

  11. *输入参数:无  

  12.   

  13. *返回值:无  

  14.   

  15. *其他说明:无  

  16.   

  17. *当前版本:v1.0  

  18.   


  19.   


  20.   

  21. *修改日期      版本号      修改人      修改内容  

  22.   

  23. *-----------------------------------------------------------------  

  24.   

  25. *  

  26.   

  27. ******************************************************************/  

  28.   

  29.      

  30.   

  31. void TimingDelay_Decrement(void)    

  32.   

  33. {    

  34.   

  35.     

  36.   

  37.   if (TimingDelay != 0x00)    

  38.   

  39.   {     

  40.   

  41.     TimingDelay--;    

  42.   

  43.   }  

  44.   

  45. }    

  46.   

  47. 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:  

  48.   

  49. /*****************************************************************  

  50.   

  51. *                                        全局变量  

  52.   

  53. ******************************************************************/  

  54.   

  55.    

  56.   

  57. static __IO uint32_t TimingDelay=0;  

  58.   

  59.            

  60.   

  61. /*****************************************************************  

  62.   

  63. *函数名称:    Delay  

  64.   

  65. *功能描述:    利用系统时钟计数器递减达到延时功能  

  66.   

  67. *   

  68.   

  69. *输入参数:nTime :需要延的时毫秒数  

  70.   

  71. *返回值:无  

  72.   

  73. *其他说明:无  

  74.   

  75. *当前版本:v1.0  

  76.   


  77.   

  78.  

  79.   

  80. *修改日期      版本号      修改人      修改内容  

  81.   

  82. *-----------------------------------------------------------------  

  83.   

  84. *  

  85.   

  86. ******************************************************************/  

  87.   

  88.    

  89.   

  90. void Delay(__IO uint32_t nTime)//delay被调用时,nTime=500  

  91.   

  92. {   

  93.   

  94.   TimingDelay = nTime;  

  95.   

  96.    

  97.   

  98.   while(TimingDelay != 0);  

  99.   

  100. }  

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


  1. while (1)  

  2.   

  3.         {  

  4.   

  5.              //测试代码:测试定时器功能,通过延时来测试  

  6.   

  7.              GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6);      //V6   

  8.   

  9.              Delay(500);  

  10.   

  11.              GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6);         //V6   

  12.   

  13.              Delay(500);  

  14.   

  15.                         

  16.   

  17.             //功能1代码:每500ms发送数据  

  18.   

  19.                /*  

  20.   

  21.                       UART2_TX485_Puts("123450");  

  22.   

  23.                       Delay(500);  

  24.   

  25.            */  

  26.   

  27.             //功能2代码:上位发特定指令,中位机执行相应操作  

  28.   

  29.               //     RS485_Test();  

  30.   

  31.               }       

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。


关键字:STM32  系统滴答定时器  systick 引用地址:STM32菜鸟成长记录---系统滴答定时器(systick)应用

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