系统滴答定时器（systick）的应用

只看该作者 · 2015-2-10 14:45

1.systick介绍

Systick就是一个定时器而已，只是它放在了NVIC中，主要的目的是为了给操作系统提供一个硬件上的中断（号称滴答中断）。滴答中断？这里来简单地解释一下。操作系统进行运转的时候，也会有“心跳”。它会根据“心跳”的节拍来工作，把整个时间段分成很多小小的时间片，每个任务每次只能运行一个“时间片”的时间长度就得退出给别的任务运行，这样可以确保任何一个任务都不会霸占整个系统不放。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。只要不把它在SysTick控制及状态寄存器中的使能位清除，就永不停息。

知道systick在系统中的地位后，我们来了解systick的实现。这里只是举例说明systick的使用。它有四个寄存器，笔者把它列出来：

SysTick->CTRL, --控制和状态寄存器

SysTick->LOAD, --重装载寄存器

SysTick->VAL, --当前值寄存器

SysTick->CALIB, --校准值寄存器

下图有他们的分别描述：下图引用地址：http://blog.csdn.net/marike1314/article/details/5673684

只看该作者 · 2015-2-10 14:52

2.systick编程

现在我们想通过Systick定时器做一个精确的延迟函数，比如让LED精确延迟1秒钟闪亮一次。

思路：利用systick定时器为递减计数器，设定初值并使能它后，它会每个1系统时钟周期计数器减，计数到 0时，SysTick计数器自动重装初值并继续计数，同时触发中断。

那么每次计数器减到0，时间经过了：系统时钟周期 *计数器初值。我们使用72M作为系统时钟，那么每次计数器减1所用的时间是1/72M，计数器的初值如果是72000，那么每次计数器减到0，时间经过(1/72M)*72000= 0.001，即1ms。（简单理解：用72M的时钟频率，即1s计数72M=72000000次，那1ms计数72000次，所以计数值为72000）

首先，我们需要有一个72M的systick系统时钟，那么，使用下面这个时钟OK就！

SystemInit();

这个函数可以让主频运行到72M。可以把它作为systick的时钟源。

接着开始配置systick，实际上配置systick的严格过程如下：

1、调用SysTick_CounterCmd() --失能SysTick计数器

2、调用SysTick_ITConfig() --失能SysTick中断

3、调用SysTick_CLKSourceConfig() --设置SysTick时钟源。

4、调用SysTick_SetReload() --设置SysTick重装载值。

5、调用SysTick_ITConfig() --使能SysTick中断

6、调用SysTick_CounterCmd() --开启SysTick计数器

这里大家一定要注意，必须使得当前寄存器的值VAL等于0！

SysTick->VAL = (0x00);只有当VAL值为0时，计数器自动重载RELOAD。

接下来就可以直接调用Delay();函数进行延迟了。延迟函数的实现中，要注意的是，全局变量TimingDelay必须使用volatile，否则可能会被编译器优化。

下面我们来做一下程序分析：

（1）系统时钟进配置

首先我们对系统时钟进行了配置并且SetSysClock(void)函数使用72M作为系统时钟；

为了方面看清代码我选择截图：

只看该作者 · 2015-2-10 14:52

（2）先来看看主函数

[plain] view plaincopy

int main(void)
{ unsigned char i=0;
unsigned char a[] = "abncdee";
SystemInit1();//系统初始化
if (SysTick_Config(72000)) //1ms响应一次中断
{
/* Capture error */
while (1);
}
/*解析：因为要求是每500ms往中位机发数据一件事，所以放在while语句中，
*送据+延时可以完成相当于中断的效果;
*若是多任务中，其中一个任务需要中断，这把这个任务放在中断函数中调用;
*/
while (1)
{
//测试代码:测试定时器功能，通过延时来测试
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6); //V6
Delay(50);
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6); //V6
Delay(50);
//功能1代码:每500ms发送数据
/*
UART2_TX485_Puts("123450");
Delay(500);
*/
//功能2代码:上位发特定指令，中位机执行相应操作
// RS485_Test();
}
}

[plain] view plaincopy

int main(void)
{ unsigned char i=0;
unsigned char a[] = "abncdee";
SystemInit1();//系统初始化
if (SysTick_Config(72000)) //1ms响应一次中断
{
/* Capture error */
while (1);
}
/*解析：因为要求是每500ms往中位机发数据一件事，所以放在while语句中，
*送据+延时可以完成相当于中断的效果;
*若是多任务中，其中一个任务需要中断，这把这个任务放在中断函数中调用;
*/
while (1)
{
//测试代码:测试定时器功能，通过延时来测试
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6); //V6
Delay(50);
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6); //V6
Delay(50);
//功能1代码:每500ms发送数据
/*
UART2_TX485_Puts("123450");
Delay(500);
*/
//功能2代码:上位发特定指令，中位机执行相应操作
// RS485_Test();
}
}

只看该作者 · 2015-2-10 14:53

（3）系统滴答定时器的配置--主角登场：

主函数中： SysTick_Config(72000) ;滴答定时器的参数是72000即计数72000

（因为我们使用72M的时钟频率，即1s计数72M=72000000次，那1ms计数72000次，所以计数值为72000）

在文件Core_cm3.h中

SysTick_Config函数的具体实现如下：

[html] view plaincopy

static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
if (ticks>SYSTICK_MAXCOUNT)
return (1); /* Reload value impossible */
SysTick->LOAD = (ticks & SYSTICK_MAXCOUNT) - 1;//systick重装载值寄存器 /* set reload register */
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1); /* set Priority for Cortex-M0 System Interrupts */
SysTick->VAL = (0x00); //systick当前值寄存器
/* Load the SysTick Counter Value */
SysTick->CTRL = (1 << SYSTICK_CLKSOURCE) | (1<<SYSTICK_ENABLE) | (1<<SYSTICK_TICKINT);//使能IRQ（普通中断）和系器 return(0); /* Function successful */
}

[html] view plaincopy

static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
if (ticks>SYSTICK_MAXCOUNT)
return (1); /* Reload value impossible */
SysTick->LOAD = (ticks & SYSTICK_MAXCOUNT) - 1;//systick重装载值寄存器 /* set reload register */
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1); /* set Priority for Cortex-M0 System Interrupts */
SysTick->VAL = (0x00); //systick当前值寄存器
/* Load the SysTick Counter Value */
SysTick->CTRL = (1 << SYSTICK_CLKSOURCE) | (1<<SYSTICK_ENABLE) | (1<<SYSTICK_TICKINT);//使能IRQ（普通中断）和系器 return(0); /* Function successful */
}

我们来看一下这句代码：SysTick->CTRL = (1 << SYSTICK_CLKSOURCE) | (1<<SYSTICK_ENABLE) | (1<<SYSTICK_TICKINT); 这是使能IRQ（普通中断）和系统定时器，为什么要使能中断和系统定时器呢？

下面我们来看一下stm32f10x_it.h文件中：

找到滴答定时器中断函数：SysTickHandler（）

void SysTickHandler(void)

{

TimingDelay_Decrement();

}

从上文我们通过装载的计数值72000知道每1ms发生一次中断，在中断函数中调用一个函数TimingDelay_Decrement();-----即每1ms发生中断时就调用到此函数；

只看该作者 · 2015-2-10 14:53

下面我们来看看TimingDelay_Decrement();在干些什么？

[html] view plaincopy

/*****************************************************************
*函数名称：TimingDelay_Decrement
*功能描述：中断里调用此函数，即没发生一次中断，此函数被调用，此函数里
* 的变量TimingDelay 相当于减法计数器
*
*输入参数：无
*返回值：无
*其他说明：无
*当前版本：v1.0
*作者: 梁尹宣
*完成日期：2012年8月3日
*修改日期版本号修改人修改内容
*-----------------------------------------------------------------
*
******************************************************************/
void TimingDelay_Decrement(void)
{
if (TimingDelay != 0x00)
{
TimingDelay--;
}
}
我们看了TimingDelay的定义，又看了还有哪些函数调用到这个变量，如下：
/*****************************************************************
* 全局变量
******************************************************************/
static __IO uint32_t TimingDelay=0;
/*****************************************************************
*函数名称： Delay
*功能描述：利用系统时钟计数器递减达到延时功能
*
*输入参数：nTime ：需要延的时毫秒数
*返回值：无
*其他说明：无
*当前版本：v1.0
*作者: 梁尹宣
*完成日期：2012年8月3日
*修改日期版本号修改人修改内容
*-----------------------------------------------------------------
*
******************************************************************/
void Delay(__IO uint32_t nTime)//delay被调用时，nTime=500
{
TimingDelay = nTime;
while(TimingDelay != 0);
}

[html] view plaincopy

/*****************************************************************
*函数名称：TimingDelay_Decrement
*功能描述：中断里调用此函数，即没发生一次中断，此函数被调用，此函数里
* 的变量TimingDelay 相当于减法计数器
*
*输入参数：无
*返回值：无
*其他说明：无
*当前版本：v1.0
*作者: 梁尹宣
*完成日期：2012年8月3日
*修改日期版本号修改人修改内容
*-----------------------------------------------------------------
*
******************************************************************/
void TimingDelay_Decrement(void)
{
if (TimingDelay != 0x00)
{
TimingDelay--;
}
}
我们看了TimingDelay的定义，又看了还有哪些函数调用到这个变量，如下：
/*****************************************************************
* 全局变量
******************************************************************/
static __IO uint32_t TimingDelay=0;
/*****************************************************************
*函数名称： Delay
*功能描述：利用系统时钟计数器递减达到延时功能
*
*输入参数：nTime ：需要延的时毫秒数
*返回值：无
*其他说明：无
*当前版本：v1.0
*作者: 梁尹宣
*完成日期：2012年8月3日
*修改日期版本号修改人修改内容
*-----------------------------------------------------------------
*
******************************************************************/
void Delay(__IO uint32_t nTime)//delay被调用时，nTime=500
{
TimingDelay = nTime;
while(TimingDelay != 0);

只看该作者 · 2015-2-10 14:55

下面我们来看看TimingDelay_Decrement();在干些什么？

[html] view plaincopy

/*****************************************************************
*函数名称：TimingDelay_Decrement
*功能描述：中断里调用此函数，即没发生一次中断，此函数被调用，此函数里
* 的变量TimingDelay 相当于减法计数器
*
*输入参数：无
*返回值：无
*其他说明：无
*当前版本：v1.0
*作者: 梁尹宣
*完成日期：2012年8月3日
*修改日期版本号修改人修改内容
*-----------------------------------------------------------------
*
******************************************************************/
void TimingDelay_Decrement(void)
{
if (TimingDelay != 0x00)
{
TimingDelay--;
}
}
我们看了TimingDelay的定义，又看了还有哪些函数调用到这个变量，如下：
/*****************************************************************
* 全局变量
******************************************************************/
static __IO uint32_t TimingDelay=0;
/*****************************************************************
*函数名称： Delay
*功能描述：利用系统时钟计数器递减达到延时功能
*
*输入参数：nTime ：需要延的时毫秒数
*返回值：无
*其他说明：无
*当前版本：v1.0
*作者: 梁尹宣
*完成日期：2012年8月3日
*修改日期版本号修改人修改内容
*-----------------------------------------------------------------
*
******************************************************************/
void Delay(__IO uint32_t nTime)//delay被调用时，nTime=500
{
TimingDelay = nTime;
while(TimingDelay != 0);
}

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/*****************************************************************
*函数名称：TimingDelay_Decrement
*功能描述：中断里调用此函数，即没发生一次中断，此函数被调用，此函数里
* 的变量TimingDelay 相当于减法计数器
*
*输入参数：无
*返回值：无
*其他说明：无
*当前版本：v1.0
*作者: 梁尹宣
*完成日期：2012年8月3日
*修改日期版本号修改人修改内容
*-----------------------------------------------------------------
*
******************************************************************/
void TimingDelay_Decrement(void)
{
if (TimingDelay != 0x00)
{
TimingDelay--;
}
}
我们看了TimingDelay的定义，又看了还有哪些函数调用到这个变量，如下：
/*****************************************************************
* 全局变量
******************************************************************/
static __IO uint32_t TimingDelay=0;
/*****************************************************************
*函数名称： Delay
*功能描述：利用系统时钟计数器递减达到延时功能
*
*输入参数：nTime ：需要延的时毫秒数
*返回值：无
*其他说明：无
*当前版本：v1.0
*作者: 梁尹宣
*完成日期：2012年8月3日
*修改日期版本号修改人修改内容
*-----------------------------------------------------------------
*
******************************************************************/
void Delay(__IO uint32_t nTime)//delay被调用时，nTime=500
{
TimingDelay = nTime;
while(TimingDelay != 0);
}

只看该作者 · 2015-2-10 14:55

通过上面几个函数我们知道了，在调用Delay(500)即nTime=500；在后在Delay()函数中TimingDelay =nTime;（即TimingDelay=500是它的初始值），再TimingDelay_Decrement(void)函数的作用就是把TimingDelay- -;每毫秒进行递减直到减到0为止；这样就起到一个延时的作用；

现在我们做出来的Delay(1)，就是1毫秒延迟。Delay(1000)就是1秒。

我们来画个图,方便这几个函数间关系的理解:

我们在返回到主函数main()中看这几条语句：红色标注de

[html] view plaincopy

while (1)
{
//测试代码:测试定时器功能，通过延时来测试
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6); //V6
Delay(500);
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6); //V6
Delay(500);
//功能1代码:每500ms发送数据
/*
UART2_TX485_Puts("123450");
Delay(500);
*/
//功能2代码:上位发特定指令，中位机执行相应操作
// RS485_Test();
}

[html] view plaincopy

while (1)
{
//测试代码:测试定时器功能，通过延时来测试
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6); //V6
Delay(500);
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6); //V6
Delay(500);
//功能1代码:每500ms发送数据
/*
UART2_TX485_Puts("123450");
Delay(500);
*/
//功能2代码:上位发特定指令，中位机执行相应操作
// RS485_Test();
}

经过上面系统定时器的分析我们知道Delay(500);是延时500ms ;那么LED就是每隔500ms闪烁一次；

上面有关系统滴答定时器的应用讲解基本完毕

只看该作者 · 2015-2-10 14:56

有关SysTick编译后的源代码包，(其实客官细心的话一经发现上面代码含有485通讯代码，

只不过被暂时屏蔽掉了，下一节将讲到)我放在我的资源里：http://download.csdn.net/detail/yx_l128125/4511622

下面我们来看看一下参考资料的问题，一边对上面我写的博客有更深入的理解：

《Cortex-M3权威指南》

《Cortex-M3 Technical Reference Manual》

Q：什么是SYSTick定时器？

SysTick 是一个24位的倒计数定时器，当计到0时，将从RELOAD寄存器中自动重装载定时初值。只要不把它在SysTick控制及状态寄存器中的使能位清除，就永不停息。

Q：为什么要设置SysTick定时器？

（1）产生操作系统的时钟节拍

SysTick定时器被捆绑在NVIC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。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。

（2）便于不同处理器之间程序移植。

Cortex‐M3处理器内部包含了一个简单的定时器。因为所有的CM3芯片都带有这个定时器，软件在不同 CM3器件间的移植工作得以化简。该定时器的时钟源可以是内部时钟（FCLK，CM3上的自由运行时钟），或者是外部时钟（ CM3处理器上的STCLK信号）。

不过，STCLK的具体来源则由芯片设计者决定，因此不同产品之间的时钟频率可能会大不相同，你需要检视芯片的器件手册来决定选择什么作为时钟源。SysTick定时器能产生中断，CM3为它专门开出一个异常类型，并且在向量表中有它的一席之地。它使操作系统和其它系统软件在CM3器件间的移植变得简单多了，因为在所有CM3产品间对其处理都是相同的。