中秋國慶長假，各種事情，一眨眼，就過去了，變懶咯。。。
第21集 SysTick滴答定時器
一、功能
SysTick定時器是一個簡單的定時器，CM3\CM4內核芯片都具備此定時器。SysTick定時器常用來做延時，采用實時系統時則用來做系統時鐘。
無論用作延時還是用作系統心跳時鐘，不需要太復雜的功能，SysTick即可勝任。
二、實現原理
SysTick定時器是一個24位的倒計數，當倒計數為0時，將從RELOAD寄存器中取值作為定時器的初始值，同時可以選擇在這個時候產生中斷(異常號:15)。
例如從RELOAD的值為999，那么當倒計數為0時，就會從復位為999繼續倒計數。
只要不把它在SysTick控制及狀態寄存器中的使能位清楚，就永不停息，即使在睡眠模式下也能繼續工作。
三、SysTick寄存器(在 core_cm3.h 有定義，凡是 M3 內核的單片機都是一樣的)
#define SysTick ((SysTick_Type *) SysTick_BASE)
#define SysTick_BASE (SCS_BASE + 0x0010)
#define SCS_BASE (0xE000E000)
typedef struct
{
__IO uint32_t CTRL; // 控制及狀態寄存器
__IO uint32_t LOAD; // 重裝載數值寄存器
__IO uint32_t VAL; // 當前計數數值寄存器
__I uint32_t CALIB; // 校準寄存器
} SysTick_Type;
SysTick->CTRL: (可通過 SysTick_CLKSourceConfig() 函數設置)
COUNTFLAG(16)R: 計數標志位
當SysTick數到0，則該位被硬件置 1，當讀取該位時，將被硬件清零
CLKSOURCE(2)R/W: 時鐘源設置
1 = 外部時鐘源(STCLK) (AHB總線時鐘的1/8(HCLK/8))
0 = 內核時鐘(FCLK) (AHB總線時鐘的頻率(HCLK))
TICKINT(1)R/W: 中斷使能位
1 = SysTick 倒數到0時產生 SysTick 異常請求
0 = 數到 0 時無動作
ENABLE(0)R/W: SysTick 定時器使能位
(當中斷被使能后，需要關注 void SysTick_Handler(void) 函數)
SysTick_Type->LOAD: (SysTick_Config() 函數會設置該寄存器)
RELOAD(23:0)R/W: 重裝載數值寄存器
當SysTick數到0，將被重裝載的值
SysTick_Type->VAL: (SysTick_Config() 函數會設置該寄存器)
CURRENT(23:0)R/Wc: 當前計數數值寄存器
讀取時返回當前倒計數的值，寫它則使之清零，同時還會清除在 SysTick 控制及狀態寄存器中的 COUNTFLAG 標志。
四、庫函數分析
misc.c
----------------------------------------------------------------------------------
#define SysTick_CLKSource_HCLK_Div8 ((uint32_t)0xFFFFFFFB)
#define SysTick_CLKSource_HCLK ((uint32_t)0x00000004)
#define IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SOURCE) (((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK) || \
((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK_Div8))
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; // 設置 CLKSOURCE 為 1
}
else
{
SysTick->CTRL &= SysTick_CLKSource_HCLK_Div8; // 設置 CLKSOURCE 為 0
}
}
core_cm3.c
----------------------------------------------------------------------------------
#define SysTick_LOAD_RELOAD_Pos 0
#define SysTick_LOAD_RELOAD_Msk (0xFFFFFFul << SysTick_LOAD_RELOAD_Pos)
typedef enum IRQn
{
//...
SysTick_IRQn = -1,
//...
}IRQn_Type;
#define __NVIC_PRIO_BITS 4
#define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos 2
#define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk (1ul << SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos)
#define SysTick_CTRL_TICKINT_Pos 1
#define SysTick_CTRL_TICKINT_Msk (1ul << SysTick_CTRL_TICKINT_Pos)
#define SysTick_CTRL_ENABLE_Pos 0
#define SysTick_CTRL_ENABLE_Msk (1ul << SysTick_CTRL_ENABLE_Pos)
static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) return (1); /* Reload value impossible */
// 設置計數值為 ticks - 1
// 原因1：視頻說是執行這些代碼需要時間，所以減少一個節拍
// 原因2：我認為是因為 SysTick 的倒計數到 0，例如設置 1000 ，那么范圍就應該是 999 ~ 0。
SysTick->LOAD = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;
// 設置中斷優先級
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);
SysTick->VAL = 0;
// 設置時鐘源為外部時鐘源，同時開啟中斷、并使能 SysTick 定時器
SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |
SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
return (0);
}
五、延時應用
1、中斷方式
static __IO uint32_t TimingDelay;
void Delay(__IO uint32_t nTime)
{
TimingDelay = nTime;
while(TimingDelay != 0);
}
/* 中斷服務函數 */
void SysTick_Handler(void)
{
if (TimingDelay != 0x00)
{
TimingDelay--;
}
}
int main(void)
{
// ...
if (SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000)) // 注意，這里systick時鐘為HCLK，中斷時間間隔1ms
{
while (1);
}
while(1)
{
Delay(200);//2ms
// ...
}
}
SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000): (原代碼這里假設是采用時鐘源為 HCLK)
這里設置的是 72000000Hz / 1000 = 72000 ticks，也就是說 SysTick 從 (72000-1) 開始倒數。
每倒數完 72000 個節拍就觸發一次中斷。
一個節拍的時間為：72000000 / 72000 = 1000us == 1ms
SysTick_Config((SystemCoreClock / 8000000) * 1000 * 1):
SysTick_Config() 會設置時鐘源為 HCLK/8 所以實際應用中不能按照上述代碼的參數。
SystemCoreClock / 8000000: 1us 的節拍數
1us的節拍數 * 1000: 則為 1ms 的節拍數
1ms 的節拍數 * 1: 設置 1ms 一個SysTick中斷，即從 ((SystemCoreClock / 8000000) * 1000 * 1) - 1 開始倒數。
2、輪詢方式
static u8 fac_us=0; //us延時倍乘數
static u16 fac_ms=0; //ms延時倍乘數
void delay_init()
{
SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8); //選擇外部時鐘 HCLK/8
fac_us = SystemCoreClock/8000000; // 為系統時鐘的1/8 1us = 72000000 / 8000000 = 9 個節拍
fac_ms = (u16)fac_us*1000; // 1ms 需要 9 * 1000 = 9000 個節拍
}
//延時 nus 微秒
void delay_us(u32 nus)
{
u32 temp;
SysTick->LOAD=nus*fac_us; //時間加載
SysTick->VAL=0x00; //清空計數器
SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ; //開始倒數
do
{
temp=SysTick->CTRL;
}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); //等待時間到達
SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;//關閉計數器
SysTick->VAL =0X00; //清空計數器
}
//延時nms
//注意nms的范圍
//SysTick->LOAD為24位寄存器,所以,最大延時為:
//nms<=0xffffff*8*1000/SYSCLK
//SYSCLK單位為Hz,nms單位為ms
//對72M條件下,nms<=1864
void delay_ms(u16 nms)
{
u32 temp;
SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms; //時間加載(SysTick->LOAD為24bit)
SysTick->VAL =0x00; //清空計數器
SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ; //開始倒數
do
{
temp=SysTick->CTRL;
//等待時間到達，這里使用了一個小技巧，通過(temp&0x01)檢查 SysTick 的使能位，避免 Systick 定時器被關閉而導致無限循環
}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));
SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //關閉計數器
SysTick->VAL =0X00; //清空計數器
}
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