STM32F4_时钟系统精讲

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3 SysTick定时器
3.1 为什么会有Systick定时器？
      SysTick定时器被捆绑在NVIC(中断优先级)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。例如，为多个任务许以不同数目的时间片，确保没有一个任务能霸占系统；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。

3.2 SysTick定时器的作用
      SysTick是一个24位的倒计数定时器，计到0时，将从RELOAD寄存器中自动重装载定时初值。只要不把他在SysTick控制及状态寄存器中的使能位清除，就永不停歇，即使在睡眠模式下也能工作；

      SysTick定时器除了能服务于操作系统之外，还可以作为一个时钟，用于测量时间。但是需要注意：当处理器在调试期间被喊停时，SysTick定时器也会暂停运作；SysTick定时器常用来做延时，或者实时系统的心跳时钟；

      SysTick定时器能产生中断；SysTick中断的优先级也可以设置；

      定时器的作用简单来说就是我们在中断中定义一个时间，时间会从当前值Value--；当减到0以后，重装载寄存器会重装载到定义的值，也就是回到定义的数值，源源不断的进行减减；就像51单片机里面的定时器中断一样，我定义interruptCount=1000,1000--；执行中断的内容；if（interruptCount==0）{interruptCount=1000；}源源不断的进行；

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3.3 SysTick定时器的寄存器
有4个寄存器控制SysTick定时器：

SysTick控制及状态寄存器：

COUNTFLAG：16位，读取寄存器，复位值0，如果在上次读取本寄存器后，SysTick已经数到了0，则该位为1。如果读取该位，该位将自动清0；

CLKSOURCE：2位，读写寄存器，复位值0，0=外部时钟源(STCLK)，1=内核时钟(FCLK)；外部时钟源是AHB总线时钟的1/8，内核时钟是HCLK时钟；

TICKINT：1位，读写寄存器，复位值0，1=SysTick倒数到0时产生SysTick异常请求；(确定我们是否要产生中断)

ENABLE：0位，读写寄存器，复位值0，SysTick定时器的使能位；(使能)；

SysTick重装载数值寄存器：

RELOAD：23:0位段，读写寄存器，复位值0，当倒数至零时，将被重装载值；

SysTick当前数值寄存器：

CURRENT：23:0位段，读写寄存器，复位值0，读取时返回当前倒计数的值，写入时他则使之清0，同时还会清除在SysTick控制及状态寄存器中的COUNTFLAG标志；

SysTick校准数值寄存器：

NOREF：31位，读取寄存器，1=没有外部参考时钟（STCLK不可用），0=外部参考时钟可用；

SKEW：30位，读取寄存器，1=校准值不是准确的10ms，0=校准值是准确的10ms；

TENMS：23:0位，读写寄存器，10ms时间内倒计数的格数；

配置函数：SysTick_CLKSourceConfig（）；

SysTick_Config（uint32_t ticks）；初始化SysTick，时钟为HCLK，并开启中断；

void SysTick_Handler（void）；中断服务函数；

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4. IO引脚复用和映射
STM32F4有很多的内置外设，这些外设的外部引脚都是与GPIO复用的。也就是说，一个GPIO如果可以复用为内置外设的功能引脚，那么当这个GPIO作为内置外设使用的时候，就叫做复用。

ag. 引脚上标注 PC11——PC11/SPI3 MISO/U3 RX/U4 RX/SDIO D3/DCMI D4/I2S3ext SD 那么，PC11可以作为SPI3_MISO/U3_RX/U4_RX/SDIO_D3/DCMI_D4/I2S3ext_SD等复用功能输出；但是这么多的复用功能，如果同时的全部开启，系统会乱套；STM32F4的复用选择功能可以让PC11仅连接到某个特定的外设，防止相互之间的干扰；

STM32F4系列微控制器IO引脚通过一个复用器连接到内置外设或模块。该复用器一次只允许一个外设的复用功能（AF）连接到对应的IO口。这样可以确保共用同一个IO引脚的外设之间不会发生冲突。

我们配置相应的寄存器GPIOx_AFRL或者GPIOx_AFRH，让对应引脚通过复用器连接到对应的复用功能外设。GPIOx_AFRH控制的是一组IO口的高八位，GPIOx_AFRL控制的是一组IO口的低八位。

对于外设复用功能的配置，除了ADC和DAC要将IO配置为模拟通道之外其他外设功能一律要配置为复用功能模式，这个配置是在IO口对应的GPIOx_MODER寄存器中配置的。同时要配置GPIOx_AFRH或者GPIOx_AFRL寄存器，将IO口通过复用器连接到所需要的复用功能对应的AFx。

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通过MCU微控制器的PA9和PA10引脚我们来介绍一下如何配置串口1为复用功能：

1. 首先打开IO时钟和复用功能时钟(切记：32不同于51的最大区别就是想要使用任何外设，必须先对外设所对应时钟的寄存器进行使能)

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE); ---使能GPIOA时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE); ---使能USART1时钟

2. 在初始化GPIO口的寄存器GIPOx_MODER中将所需的IO配置为复用功能(ADC和DAC设置为模拟通道)

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;---复用功能

3. 配置GPIOx_AFRL或者GPIOx_AFRH寄存器，将IO连接到所需的AFx。

GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1); ---PA9复用为USART1

GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1); ---PA10复用为USART1

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5. NVIC中断优先级
CM4内核支持256个中断，其中包含了16个内核中断和240个外部中断，并且具有256级的可编程中断设置；开发板STM32F4xx系列共92个中断，包括10个内核中断和82个可屏蔽中断；其中最常用的就是82个可屏蔽中断；

5.1 中断寄存器
ISER[8]：

ISER全称是：Interrupt Set-Enable Registers，这是一个中断使能寄存器组。

CM4内核支持256个中断，在ISER中用8个32位寄存器来控制；要想使能某个中断，必须设置相应的ISER位为1，使该中断使能(但需要注意：这里也仅仅是使能，要想设置一个完整的中断还需要配合中断分组、屏蔽、IO口映射)

ICER[8]：

ICER全称是：Interrupt Clear-Enable Registers，是一个中断除能寄存器组。

除能---使能；正如其名，该寄存器和ISER作用正好相反，是用来清除某中断使能的；NVIC的这些寄存器都是写1有效的，写0是无效的。

ISPR[8]：

ISPR全称是：Interrupt Set-Pending Registers，是一个中断挂起控制寄存器组。

通过置1，将正在进行的中断挂起，而执行同级或更高级别的中断。

ICPR[8]：

ICPR全称是：Interrupt Clear-Pending Registers，是一个中断解挂控制寄存器组。

通过置1，可以将挂起的中断解挂；

IABR[8]：

IABR全称是：Interrupt Active Bit Registers，是一个中断激活标志位寄存器组。

对应位所代表的中断和ISER一样，如果为1，则表示该位所对应的中断正在被执行。这是一个只读寄存器，通过它可以知道当前在执行的中断是哪一个。在中断执行完了由硬件自动清零。

IP[240]：-----------NVIC寄存器中最重要的寄存器

IP全称是：Interrupt Priority Registers，是一个中断优先级控制的寄存器组。

只看该作者 · 2023-7-25 01:18

IP寄存器由240个8bit寄存器组成，8bit的高四位和低四位分别表示抢占优先级和响应优先级；抢占优先级在前；

规则：

1. 抢占优先级的级别高于响应优先级。而数值越小所代表的优先级就越高。

2. 如果两个中断的抢占优先级和响应优先级都是一样的话，看哪个中断先发生就先执行。

3. 高优先级的抢占优先级是可以打断正在进行的低强占优先级中断的。

ag. 假定设置中断优先级组为2，然后设置中断3(RTC_WKUP中断)的抢占优先级为2，响应优先级为1。中断6（外部中断0）的抢占优先级为3，响应优先级为0。中断7（外部中断1）的抢占优先级为2，响应优先级为0。那么这3个中断的优先级顺序为：中断7>中断3>中断6。切记：抢占优先级数值越小，所代表的优先级就越高。

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5.2 NVIC中断优先级设置函数
1. 首先进行中断优先级分组：NVIC_PriorityGroupConfig

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); --- 根据上述表格，设置2位抢占优先级，2位响应优先级；

2. 中断初始化函数NVIC_Init

中断初始化函数和GPIO初始化函数是一样的，是用结构体来进行初始化的；其共有4个成员变量；

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;---定义结构体变量NVIC_InitStructure

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;---初始化的是哪一个中断(串口1)

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;---中断的抢占优先级别(抢占优先级1)

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;---中断的响应优先级别(响应优先级2) 子优先级就是响应优先级

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; ---中断通道是否使能(使能)

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); ---取地址，初始化NVIC寄存器

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5.3 中断优先级设置步骤
1. 系统运行开始的时候设置中断分组。确定组号，也就是确定抢占优先级和响应优先级的分配位数。调用函数为NVIC_PriorityGroupConfig(); main函数

2. 设置所用到的中断的中断优先级别。对每个中断调用函数为NVIC_Init();

只看该作者 · 2023-12-29 07:07

超过变量128后必须使用compact模式编译

只看该作者 · 2023-12-29 09:03

一般要进行内存优化，尽量提高内存的使用效率

只看该作者 · 2023-12-29 10:06

让尽可能多的变量使用直接寻址，提高速度

只看该作者 · 2023-12-29 12:02

访问时采用不同的指令，所以并不会占用 RAM 空间

只看该作者 · 2023-12-29 13:05

极限情况下可以定义的变量可占 247 个字节

只看该作者 · 2023-12-29 14:08

128以上的某些地址为特殊寄存器使用，不能给程序用

只看该作者 · 2023-12-29 15:01

51 单片机不使用线性编址

只看该作者 · 2023-12-29 16:04

超出 120 个字节则必须用 idata 显式的指定为间接寻址

只看该作者 · 2023-12-29 17:07

只要内存占用量不超过 256.0 就可以用 small 模式编译

只看该作者 · 2023-12-29 19:03

small 模式下未指存储类型的变量默认为data型

只看该作者 · 2024-7-31 23:42

SysTick 定时器是 Cortex-M 系列处理器的一部分，作为一个系统定时器来简化实时操作系统（RTOS）的实现。SysTick 定时器设计得相对简单且易于使用，目的是提供一个标准化的周期性中断源，以支持操作系统的任务调度和时间管理。

只看该作者 · 2024-8-1 14:07

超过120个字节必须用idata明确指定为间接寻址，