STM32的SYSTICK詳解

這是一個(gè)24位的系統(tǒng)節(jié)拍定時(shí)器system tick timer,SysTick,具有自動(dòng)重載和溢出中斷功能，所有基于Cortex_M3處理器的微控制器都可以由這個(gè)定時(shí)器獲得一定的時(shí)間間隔。

作用：

在單任務(wù)引用程序中，因?yàn)槠浼軜?gòu)就決定了它執(zhí)行任務(wù)的串行性，這就引出一個(gè)問(wèn)題：當(dāng)某個(gè)任務(wù)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，就會(huì)牽連到后續(xù)的任務(wù)，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰。要解決這個(gè)問(wèn)題，可以使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）.

因?yàn)镽TOS以并行的架構(gòu)處理任務(wù)，單一任務(wù)的崩潰并不會(huì)牽連到整個(gè)系統(tǒng)。這樣用戶出于可靠性的考慮可能就會(huì)基于RTOS來(lái)設(shè)計(jì)自己的應(yīng)用程序。這樣SYSTICK存在的意義就是提供必要的時(shí)鐘節(jié)拍，為RTOS的任務(wù)調(diào)度提供一個(gè)有節(jié)奏的“心跳”。

微控制器的定時(shí)器資源一般比較豐富，比如STM32存在8個(gè)定時(shí)器，為啥還要再提供一個(gè)SYSTICK？原因就是所有基于ARM Cortex_M3內(nèi)核的控制器都帶有SysTick定時(shí)器，這樣就方便了程序在不同的器件之間的移植。而使用RTOS的第一項(xiàng)工作往往就是將其移植到開發(fā)人員的硬件平臺(tái)上，由于SYSTICK的存在無(wú)疑降低了移植的難度。

  SysTick定時(shí)器除了能服務(wù)于操作系統(tǒng)之外，還能用于其它目的：如作為一個(gè)鬧鈴，用于測(cè)量時(shí)間等。

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。

時(shí)鐘的選擇：

用戶可以在位于Cortex_M3處理器系統(tǒng)控制單元中的系統(tǒng)節(jié)拍定時(shí)器控制和狀態(tài)寄存器（SysTick control and status register ,SCSR）選擇systick 時(shí)鐘源。如將SCSR中的CLKSOURCE位置位，SysTick會(huì)在CPU頻率下運(yùn)行；而將CLKSOUCE位清除則SysTick會(huì)以CPU主頻的1/8頻率運(yùn)行。

3.5版本的庫(kù)函數(shù)與以往的有所區(qū)別

不存在stm32f10x_systick.c文件，故原來(lái)的一些函數(shù)也不存在，比如SysTick_SetReload(u32 reload);SysTick_ITConfig(FunctionalState NewState);等

在3.5版本的庫(kù)函數(shù)中與systick相關(guān)的函數(shù)只有兩個(gè)

第一個(gè)，SysTick_Config(uint32_t ticks)，在core_cm3.h頭文件中進(jìn)行定義的。

第二個(gè)，void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)，在misc.c文件中定義的。

SysTick_Config(uint32_t ticks)，在core_cm3.h

主要的作用：

1、初始化systick

2、打開systick

3、打開systick的中斷并設(shè)置優(yōu)先級(jí)

4、返回一個(gè)0代表成功或1代表失敗

注意：

Uint32_t ticks  即為重裝值，

這個(gè)函數(shù)默認(rèn)使用的時(shí)鐘源是AHB，即不分頻。

要想分頻，調(diào)用void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)，

但是要注意函數(shù)調(diào)用的次序，先SysTick_Config(uint32_t ticks)，

后SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)

函數(shù)說(shuō)明：

/**

* @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 */重裝載值必須小于0XFF FFFF,為什么，這是一個(gè)24位的遞減計(jì)數(shù)器。

  SysTick->LOAD  = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;

     /* set reload register */設(shè)置重裝載值，SysTick_LOAD_RELOAD_Msk定義見后面

  NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);

/* set Priority for Cortex-M0 System Interrupts */

  SysTick->VAL   = 0;

  /* Load the SysTick Counter Value */

  SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |

                   SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   |

                   SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                  

/* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */

  return (0);

  /* Function successful */

}

#endif

與systick相關(guān)的寄存器定義

/** @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;

與systick寄存器相關(guān)的寄存器及位的定義

/* SysTick Control / Status Register Definitions */控制/狀態(tài)寄存器

#define SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk         (1ul << SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Pos)         

/*!< SysTick CTRL: COUNTFLAG Mask */ 溢出標(biāo)志位

#define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos   2       /*!< SysTick CTRL: CLKSOURCE Position */

#define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk         (1ul << SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos)  

/*!< SysTick CTRL: CLKSOURCE Mask */時(shí)鐘源選擇位，0=外部時(shí)鐘；1=內(nèi)核時(shí)鐘

#define SysTick_CTRL_TICKINT_Pos      1        /*!< SysTick CTRL: TICKINT Position */

#define SysTick_CTRL_TICKINT_Msk           (1ul << SysTick_CTRL_TICKINT_Pos)         

/*!< SysTick CTRL: TICKINT Mask */異常請(qǐng)求位

#define SysTick_CTRL_ENABLE_Pos             0       /*!< SysTick CTRL: ENABLE Position */

#define SysTick_CTRL_ENABLE_Msk            (1ul << SysTick_CTRL_ENABLE_Pos)               

/*!< SysTick CTRL: ENABLE Mask */使能位

/* SysTick Reload Register Definitions */

#define SysTick_LOAD_RELOAD_Pos             0    /*!< SysTick LOAD: RELOAD Position */

#define SysTick_LOAD_RELOAD_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_LOAD_RELOAD_Pos)        

/*!< SysTick LOAD: RELOAD Mask */

/* SysTick Current Register Definitions */

#define SysTick_VAL_CURRENT_Pos             0       /*!< SysTick VAL: CURRENT Position */

#define SysTick_VAL_CURRENT_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_VAL_CURRENT_Pos)        

/*!< SysTick VAL: CURRENT Mask */

/* SysTick Calibration Register Definitions */

#define SysTick_CALIB_NOREF_Pos            31      /*!< SysTick CALIB: NOREF Position */

#define SysTick_CALIB_NOREF_Msk            (1ul << SysTick_CALIB_NOREF_Pos)              

/*!< SysTick CALIB: NOREF Mask */

#define SysTick_CALIB_SKEW_Pos             30       /*!< SysTick CALIB: SKEW Position */

#define SysTick_CALIB_SKEW_Msk             (1ul << SysTick_CALIB_SKEW_Pos)               

/*!< SysTick CALIB: SKEW Mask */

#define SysTick_CALIB_TENMS_Pos             0       /*!< SysTick CALIB: TENMS Position */

#define SysTick_CALIB_TENMS_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_VAL_CURRENT_Pos)        /*!< SysTick CALIB: TENMS Mask */

/*@}*/ /* end of group CMSIS_CM3_SysTick */

與systick相關(guān)的寄存器的說(shuō)明

void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)

作用：

選擇systick的時(shí)鐘源，AHB時(shí)鐘或AHB的8分頻

默認(rèn)使用的是AHB時(shí)鐘，即72MHz

函數(shù)說(shuō)明：

/**

  * @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;

  }

}

Systick時(shí)鐘源的定義：

/** @defgroup SysTick_clock_source

  * @{

  */

#define SysTick_CLKSource_HCLK_Div8    ((uint32_t)0xFFFFFFFB)//將控制狀態(tài)寄存器的第二位置0，即用外部時(shí)鐘源

#define SysTick_CLKSource_HCLK         ((uint32_t)0x00000004)//將控制狀態(tài)寄存器的第二位置1，即用內(nèi)核時(shí)鐘

#define IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SOURCE) (((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK) || \

                                       ((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK_Div8))

Systick定時(shí)時(shí)間的設(shè)定：

重裝載值=systick 時(shí)鐘頻率(Hz)X想要的定時(shí)時(shí)間（S）

如：時(shí)鐘頻率為：AHB的8分頻；AHB=72MHz那么systick的時(shí)鐘頻率為72/8MHz=9MHz;要定時(shí)1秒，則

重裝載值=9000000X1=9000000；

定時(shí)10毫秒

重狀態(tài)值=9000000X0.01=90000

Systick的中斷處理函數(shù)，

在startup_stm32f10x_hd.s啟動(dòng)文件中有定義。

DCD     SysTick_Handler            ; SysTick Handler

根據(jù)需要直接編寫中斷處理函數(shù)即可：

Void SysTick_Handler (void)

{ ;}

注意：

如果在工程中，加入了stm32f10x_it.c,而又在主函數(shù)中編寫中斷函數(shù)，則會(huì)報(bào)錯(cuò)。

因?yàn)樵趕tm32f10x_it.c文件中，也有這個(gè)中斷函數(shù)的聲明，只是內(nèi)容是空的。

/**

  * @brief  This function handles SysTick Handler.

  * @param  None

  * @retval None

  */

void SysTick_Handler(void)

{

}

中斷優(yōu)先級(jí)的修改

在調(diào)用SysTick_Config(uint32_t ticks)之后，調(diào)用 void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)。這個(gè)函數(shù)在core_cm3.h頭文件中。

具體內(nèi)容如下：

/**

* @brief  Set the priority for an interrupt

*

* @param  IRQn      The number of the interrupt for set priority

* @param  priority  The priority to set

*

* Set the priority for the specified interrupt. The interrupt

* number can be positive to specify an external (device specific)

* interrupt, or negative to specify an internal (core) interrupt.

*

* Note: The priority cannot be set for every core interrupt.

*/

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  */

}

下面以一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明：

利用systick來(lái)實(shí)現(xiàn)以1秒的時(shí)間間隔，閃亮一個(gè)LED指示燈，指示燈接在GPIOA.8，低電平點(diǎn)亮。

#include "stm32f10x.h"

//函數(shù)聲明

void GPIO_Configuration(void);//設(shè)置GPIOA.8端口

u32 t;//定義一個(gè)全局變量

int main(void)

{

// SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);

       SysTick_Config(9000000);

       SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);

       GPIO_Configuration();

       while(1);      

}

//GPIOA.8設(shè)置函數(shù)

void GPIO_Configuration(void)

{

GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;//定義一個(gè)端口初始化結(jié)構(gòu)體

       RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//打開GPIOA口時(shí)鐘

       GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//設(shè)置為推挽輸出

       GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//設(shè)置輸出頻率50M

       GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;//指定第8腳

       GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//初始化GPIOA.8      

       GPIO_SetBits( GPIOA,  GPIO_Pin_8);//置高GPIOA.8，關(guān)閉LED

}

//systick中斷函數(shù)

void SysTick_Handler(void)

{

t++;

       if(t>=1)

       {

              if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8)==1)

              {GPIO_ResetBits( GPIOA, GPIO_Pin_8);}      

       }

       if(t>=2)

       {

              if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8)==0)

                     {GPIO_SetBits( GPIOA, GPIO_Pin_8);}

                     t=0;

       }

}

模擬后的結(jié)果

1、8分頻后結(jié)果

2、直接調(diào)用SysTick_Config(9000000);即不分頻的結(jié)果，間隔為1/8=0.125s

總結(jié)：

1、要使用systick定時(shí)器，只需調(diào)用SysTick_Config(uint32_t ticks)函數(shù)即可，

   自動(dòng)完成了，重裝載值的裝載，時(shí)鐘源選擇，計(jì)數(shù)寄存器復(fù)位，中斷優(yōu)先級(jí)的設(shè)置(最低)，開中斷，開始計(jì)數(shù)的工作。

2、要修改時(shí)鐘源調(diào)用SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)。

3、要修改中斷優(yōu)先級(jí)調(diào)用

     void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)

應(yīng)用說(shuō)明：

1、因systick是一個(gè)24位的定時(shí)器，故重裝值最大值為2的24次方=16 777 215，

   要注意不要超出這個(gè)值。

2、systick是cortex_m3的標(biāo)配，不是外設(shè)。故不需要在RCC寄存器組打開他的時(shí)鐘。

3、每次systick溢出后會(huì)置位計(jì)數(shù)標(biāo)志位和中斷標(biāo)志位，計(jì)數(shù)標(biāo)志位在計(jì)數(shù)器重裝載后被清除，而中斷標(biāo)志位也會(huì)隨著中斷服務(wù)程序的響應(yīng)被清除，所以這兩個(gè)標(biāo)志位都不需要手動(dòng)清除。

4、采用使用庫(kù)函數(shù)的方法，只能采用中斷的方法響應(yīng)定時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間到，如要采用查詢的方法，那只能采用設(shè)置systick的寄存器的方法，具體操作以后再做分析。