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本帖最后由 lianyiqun 于 2015-7-9 00:21 編輯
系統(tǒng)時(shí)鐘和SysTick定時(shí)器
1. STM32的時(shí)鐘系統(tǒng)
在STM32中，一共有5個(gè)時(shí)鐘源，分別是HSI、HSE、LSI、LSE、PLL
（1） HSI是高速內(nèi)部時(shí)鐘，RC振蕩器，頻率為8MHz；
（2） HSE是高速外部時(shí)鐘，可接石英/陶瓷諧振器，或者接外部時(shí)鐘源，頻率范圍是4MHz – 16MHz；
（3） LSI是低速內(nèi)部時(shí)鐘，RC振蕩器，頻率為40KHz；
（4） LSE是低速外部時(shí)鐘，接頻率為32.768KHz的石英晶體；
（5） PLL為鎖相環(huán)倍頻輸出，嚴(yán)格的來(lái)說(shuō)并不算一個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘源，PLL的輸入可以接HSI/2、HSE或者HSE/2。倍頻可選擇為2 – 16倍，但是其輸出頻率最大不得超過(guò)72MHz。
其中，40kHz的LSI供獨(dú)立看門狗IWDG使用，另外它還可以被選擇為實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC的時(shí)鐘源。另外，實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC的時(shí)鐘源還可以選擇LSE，或者是HSE的128分頻。
STM32中有一個(gè)全速功能的USB模塊，其串行接口引擎需要一個(gè)頻率為48MHz的時(shí)鐘源。該時(shí)鐘源只能從PLL端獲取，可以選擇為1.5分頻或者1分頻，也就是，當(dāng)需使用到USB模塊時(shí)，PLL必須使能，并且時(shí)鐘配置為48MHz或72MHz。
另外STM32還可以選擇一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)輸出到MCO腳(PA.8)上，可以選擇為PLL輸出的2分頻、HSI、HSE或者系統(tǒng)時(shí)鐘。
系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK，它是提供STM32中絕大部分部件工作的時(shí)鐘源。系統(tǒng)時(shí)鐘可以選擇為PLL輸出、HSI、HSE。系系統(tǒng)時(shí)鐘最大頻率為72MHz，它通過(guò)AHB分頻器分頻后送給各個(gè)模塊使用，AHB分頻器可以選擇1、2、4、8、16、64、128、256、512分頻，其分頻器輸出的時(shí)鐘送給5大模塊使用：
（1） 送給AHB總線、內(nèi)核、內(nèi)存和DMA使用的HCLK時(shí)鐘；
（2） 通過(guò)8分頻后送給Cortex的系統(tǒng)定時(shí)器時(shí)鐘；
（3） 直接送給Cortex的空閑運(yùn)行時(shí)鐘FCLK；
（4） 送給APB1分頻器。APB1分頻器可以選擇1、2、4、8、16分頻，其輸出一路供APB1外設(shè)使用（PCLK1，最大頻率36MHz），另一路送給定時(shí)器(Timer)2、3、4倍頻器使用。該倍頻器可以選擇1或者2倍頻，時(shí)鐘輸出供定時(shí)器2、3、4使用。
（5） 送給APB2分頻器。APB2分頻器可以選擇1、2、4、8、16分頻，其輸出一路供APB2外設(shè)使用（PCLK2，最大頻率72MHz），另外一路送給定時(shí)器(Timer)1倍頻使用。該倍頻器可以選擇1或2倍頻，時(shí)鐘輸出供定時(shí)器1使用。另外APB2分頻器還有一路輸出供ADC分頻器使用，分頻后送給ADC模塊使用。ADC分頻器可選擇為2、4、6、8分頻。
需要注意的是定時(shí)器的倍頻器，當(dāng)APB的分頻為1時(shí)，它的倍頻值為1，否則它的倍頻值就為2。
連接在APB1(低速外設(shè))上的設(shè)備有：電源接口、備份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3、SPI2、窗口看門狗、Timer2、Timer3、Timer4。注意USB模塊雖然需要一個(gè)單獨(dú)的48MHz的時(shí)鐘信號(hào)，但是它應(yīng)該不是供USB模塊工作的時(shí)鐘，而只是提供給串行接口引擎(SIE)使用的時(shí)鐘。USB模塊的工作時(shí)鐘應(yīng)該是由APB1提供的。
連接在APB2（高速外設(shè)）上的設(shè)備有：UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、GPIOx(PA~PE)、第二功能IO口。
2. STM32時(shí)鐘的初始化
由于我現(xiàn)在所用的開發(fā)板已經(jīng)外接了一個(gè)8MHz的晶振，因此將采用HSE時(shí)鐘，在MDK編譯平臺(tái)中，程序的時(shí)鐘設(shè)置參數(shù)流程如下：
(1) 將RCC寄存器重新設(shè)置為默認(rèn)值：RCC_DeInit;
(2) 打開外部高速時(shí)鐘晶振HSE： RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
(3) 等待外部高速時(shí)鐘晶振工作： HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
(4) 設(shè)置AHB時(shí)鐘(HCLK)： RCC_HCLKConfig;
(5) 設(shè)置高速AHB時(shí)鐘(APB2)： RCC_PCLK2Config;
(6) 設(shè)置低速AHB時(shí)鐘(APB1)： RCC_PCLK1Config;
(7) 設(shè)置PLL： RCC_PLLConfig;
(8) 打開PLL： RCC_PLLCmd(ENABLE);
(9) 等待PLL工作： while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);
(10)設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘： RCC_SYSCLKConfig;
(11)判斷PLL是否是系統(tǒng)時(shí)鐘： while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);
(12)打開要使用的外設(shè)時(shí)鐘： RCC_APB2PerphClockCmd()….
某些函數(shù)的詳細(xì)的使用方法，可以參考ST公司出版的《STM32F10xxx_Library_Manual》
3. SysTick定時(shí)器
NVIC中，捆綁著一個(gè)SysTick定時(shí)器，它是一個(gè)24位的倒數(shù)計(jì)數(shù)定時(shí)器，當(dāng)計(jì)到0時(shí)，將從RELOAD寄存器中自動(dòng)重裝載定時(shí)初值并繼續(xù)計(jì)數(shù)，同時(shí)內(nèi)部的 COUNTFLAG 標(biāo)志會(huì)置位，觸發(fā)中斷 (如果中斷使能情況下)。只要不把它在SysTick控制及狀態(tài)寄存器中的使能位清除，就用不停息。Cortex-M3允許為SysTick提供2個(gè)時(shí)鐘源以供選擇，第一個(gè)是內(nèi)核的“自由運(yùn)行時(shí)鐘”FCLK，“自由”表現(xiàn)在它不是來(lái)自系統(tǒng)時(shí)鐘HCLK，因此在系統(tǒng)時(shí)鐘停止時(shí)，F(xiàn)CLK也能繼續(xù)運(yùn)行。第2個(gè)是一個(gè)外部的參考時(shí)鐘，但是使用外部時(shí)鐘時(shí)，因?yàn)樗趦?nèi)部是通過(guò)FCLK來(lái)采樣的，因此其周期必須至少是FCLK的兩倍（采樣定理）。
下面介紹一下STM32中的SysTick，它屬于NVIC控制部分，一共有4個(gè)寄存器：
STK_CSR， 0xE000E010： 控制寄存器
STK_LOAD， 0xE000E014： 重載寄存器
STK_VAL， 0xE000E018： 當(dāng)前值寄存器
STK_CALRB， 0xE000E01C： 校準(zhǔn)值寄存器
首先看STK_CSR控制寄存器，有4個(gè)bit具有意義：
第0位：ENABLE，SysTick使能位（0：關(guān)閉SysTick功能，1：開啟SysTick功能）；
第1位：TICKINT，SysTick中斷使能位（0：關(guān)閉SysTick中斷，1：開啟SysTick中斷）；
第2位：CLKSOURCE，SysTick時(shí)鐘選擇（0：使用HCLK/8作為時(shí)鐘源，1：使用HCLK）；
第3為：COUNTFLAG，SysTick計(jì)數(shù)比較標(biāo)志，如果在上次讀取本寄存器后，SysTick已經(jīng)數(shù)到0了，則該位為1，如果讀取該位，該位自動(dòng)清零。
STK_LOAD重載寄存器：
Systick是一個(gè)遞減的定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)器遞減至0時(shí)，重載寄存器中的值就會(huì)被重裝載，繼續(xù)開始遞減。STK_LOAD 重載寄存器是個(gè)24位的寄存器最大計(jì)數(shù)0xFFFFFF。
STK_VAL當(dāng)前值寄存器：
也是個(gè)24位的寄存器，讀取時(shí)返回當(dāng)前倒計(jì)數(shù)的值，寫它則使之清零，同時(shí)還會(huì)清除在SysTick 控制及狀態(tài)寄存器中的COUNTFLAG 標(biāo)志。
STK_CALRB校準(zhǔn)值寄存器：
其中包含著一個(gè)TENMS位段，具體信息不詳。暫時(shí)用不到。
在MDK開發(fā)環(huán)境中，我們不必要非得去操作每一個(gè)寄存器，可以通過(guò)調(diào)用ST函數(shù)庫(kù)中的函數(shù)來(lái)進(jìn)行相關(guān)的操作，其步驟如下：
（1） 調(diào)用SysTick_CounterCmd() 失能SysTick計(jì)數(shù)器
（2） 調(diào)用SysTick_ITConfig() 失能SysTick中斷
（3） 調(diào)用SysTick_CLKSourceConfig() 設(shè)置SysTick時(shí)鐘源
（4） 調(diào)用SysTick_SetReload() 設(shè)置SysTick重裝載值
（5） 調(diào)用NVIC_SystemHandlerPriorityConfig() 設(shè)置SysTick定時(shí)器中斷優(yōu)先級(jí)
（6） 調(diào)用SysTick_ITConfig() 使能SysTick中斷
（7） 在stm32f10x_it.c中SysTickHandler()下寫中斷服務(wù)函數(shù)。
（8） 在需要的時(shí)候調(diào)用SysTick_CounterCmd() 開啟SysTick計(jì)數(shù)器
4. 工程實(shí)現(xiàn)
根據(jù)以上描述，準(zhǔn)備利用開發(fā)板上的LED燈做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，將第一個(gè)跑馬燈的實(shí)驗(yàn)稍微改進(jìn)一下，以1s精確延時(shí)的狀態(tài)來(lái)順序點(diǎn)亮LED燈，采用的定時(shí)器就是SysTick。
設(shè)計(jì)思路是先配置好系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)，然后設(shè)置SysTick定時(shí)器每1ms就進(jìn)入一次中斷，再定義一個(gè)全局變量作為定時(shí)長(zhǎng)短的參數(shù)，然后將從延時(shí)函數(shù)中得到的參數(shù)賦值給這個(gè)全局變量，每進(jìn)入一次中斷，這個(gè)全局變量就減一次，直到減為0，才跳出延時(shí)函數(shù)。
1. 配置系統(tǒng)時(shí)鐘
void RCC_cfg()
{
//定義錯(cuò)誤狀態(tài)變量
ErrorStatus HSEStartUpStatus;
//將RCC寄存器重新設(shè)置為默認(rèn)值
RCC_DeInit();
//打開外部高速時(shí)鐘晶振
RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
//等待外部高速時(shí)鐘晶振工作
HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)
{
//設(shè)置AHB時(shí)鐘(HCLK)為系統(tǒng)時(shí)鐘
RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
//設(shè)置高速AHB時(shí)鐘(APB2)為HCLK時(shí)鐘
RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
//設(shè)置低速AHB時(shí)鐘(APB1)為HCLK的2分頻
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);
//設(shè)置FLASH代碼延時(shí)
FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
//使能預(yù)取指緩存
FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
//設(shè)置PLL時(shí)鐘，為HSE的9倍頻 8MHz * 9 = 72MHz
RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
//使能PLL
RCC_PLLCmd(ENABLE);
//等待PLL準(zhǔn)備就緒
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);
//設(shè)置PLL為系統(tǒng)時(shí)鐘源
RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
//判斷PLL是否是系統(tǒng)時(shí)鐘
while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);
}
//打開PB和PD用于點(diǎn)亮LED燈
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);
}
其中使用到了NVIC的函數(shù)，需要將stm32f10xR.lib加入到工程中。
2. 配置SysTick定時(shí)器
void SysTick_cfg()
{
//設(shè)置失能SysTick定時(shí)器
SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Disable);
//設(shè)置失能SysTick中斷
SysTick_ITConfig(DISABLE);
//設(shè)置SysTick的時(shí)鐘源為AHB時(shí)鐘
SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK);
//設(shè)置重裝載值，由于SysTick是AHB時(shí)鐘，即72MHz，所以重裝載值設(shè)置為72000，即每1ms重新裝載一次
SysTick_SetReload(72000);
//設(shè)置SysTick定時(shí)器中斷優(yōu)先級(jí)
NVIC_SystemHandlerPriorityConfig(SystemHandler_SysTick, 1, 0);
//設(shè)置使能SysTick中斷
SysTick_ITConfig(ENABLE);
}
3. 編寫延時(shí)函數(shù)
void Delay(u32 nTime)
{
TimingDelay = nTime;
//允許SysTick定時(shí)器
SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Enable);
//循環(huán)等待定時(shí)時(shí)間到
while(TimingDelay != 0);
//禁止SysTick定時(shí)器
SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Disable);
//清空SysTick定時(shí)器
SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Clear);
}
4. 設(shè)置通用IO口
void GPIO_cfg()
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定義GPIO宏操作結(jié)構(gòu)體
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //將B5口配置為通用推挽輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //口線翻轉(zhuǎn)速度為50MHz
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //配置GPIOB口
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_3; //將D3和D6口配置為推挽輸出
GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure); //配置GPIOD口
}
5. 中斷服務(wù)函數(shù)
void SysTickHandler(void)
{
TimingDelay--;
}
其中TimingDelay這個(gè)全局變量在使用的時(shí)候需要在stm32f10x_it.c中進(jìn)行一下聲明，要不然不能使用，其聲明語(yǔ)句是：
extern vu32 TimingDelay;
在延時(shí)程序中一直檢測(cè)TimingDelay這個(gè)全局變量，只有當(dāng)其減為0的時(shí)候，才跳出延時(shí)函數(shù)。
6. 主程序
#include "stm32f10x_lib.h"
vu32 TimingDelay;
void RCC_cfg();
void SysTick_cfg();
void Delay(u32 nTime);
void GPIO_cfg();
int main()
{
RCC_cfg(); //配置RCC時(shí)鐘
SysTick_cfg(); //配置SysTick定時(shí)器
GPIO_cfg(); //配置通用IO口
while(1)
{
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_6);
GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_3);
Delay(1000); //延時(shí)1s
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_3);
GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_6);
Delay(1000);
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_6);
GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_3);
Delay(1000);
}
}
在延時(shí)函數(shù)Delay的參數(shù)中，可以填入任意的32bits的整數(shù)，延時(shí)單位是ms。至此，SysTick定時(shí)器和系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)置就到此基本上全部講完了。
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