使用系统定时器SysTick实现精确延时微秒和毫秒函数

SysTick定时器简介

SysTick定时器是存在于系统内核的一个滴答定时器，只要是ARM Cortex-M0/M3/M4/M7内核的MCU都包含这个定时器，它是一个24位的递减定时器，当计数到 0 时，将从RELOAD 寄存器中自动重装载定时初值，开始新一轮计数。使用内核的SysTick定时器来实现延时，可以不占用系统定时器，由于和MCU外设无关，所以代码的移植，在不同厂家的Cortex-M内核MCU之间，可以很方便的实现。而东芝的这款TT_M3HQ开发板使用的TMPM3HQFDFG芯片，正好是ARM Cortex-M3内核，所以以前使用的延时函数，可以直接拿过来使用，无需任何修改。

精确延时函数的实现

在core_cm3.h文件中，有这样一个SysTickConfig函数：

__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
  if ((ticks - 1UL) > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)
  {
    return (1UL);                                                   /* Reload value impossible */
  }

  SysTick->LOAD  = (uint32_t)(ticks - 1UL);                         /* set reload register */
  NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL); /* set Priority for Systick Interrupt */
  SysTick->VAL   = 0UL;                                             /* 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 (0UL);                                                     /* Function successful */
}

通过后面的注释也可以看出，这是对SysTick定时器进行初始化，配置初始计数值，使能中断，使能定时器等。对应的中断函数为：

void SysTick_Handler(void)
{   
｝

这个默认是空的，需要我们自己来实现。

如果SysTick初始化为：

SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000);     //定时1ms

即SysTick定时器每1ms中断一次，如果我们定义全局变量，然后在中断函数中，让此变量递减，而在延时函数中，一直判断此变量是否减到了0，那么这样就实现了一个延时毫秒的函数。同理改变定时器的计数值为：

SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000000);  //定时1us

那么就实现了每1us中断一次，所以延时微秒和延时毫秒函数的实现：

uint32_t fac_us=0;                          //us延时倍乘数
uint32_t fac_ms=0;                          //ms延时倍乘数,在ucos下,代表每个节拍的ms数

void delay_init(void)
{
    SystemCoreClockUpdate();        //可以省略
}
void SysTick_Handler(void)
{
    if(fac_us) fac_us--;
    if(fac_ms) fac_ms--;
}
void delay_us(uint32_t nus)
{   
    SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000000);  //定时1us
    fac_us = nus;
    while(fac_us != 0);  
}

void delay_ms(uint32_t nms)
{               
    SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000);     //定时1ms
    fac_ms = nms;
    while(fac_ms != 0);           
}

在使用延时函数之前，只需要进行系统时钟的更新即可，当然也可以不更新，因为在程序之前之前，系统启动文件中已经执行了系统时钟更新。

总结

由于SysTick定时器是所有的ARM Cortex-M内核MCU都有的一个定时器，所以以上延时微秒和延时毫秒的函数适用于任何 Cortex-M内核的MCU。有了精确延时函数，那么使用通用GPIO软件模拟一些通信协议，如IIC、SPI等串行协议，就可以驱动很多硬件设备了，如EEPROM、温湿度传感器、显示屏等等。