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時鐘,定時器 玩了這麼久微控制器,這次終於搞懂! STM32的SYSTICK

SysTick定時器除了能服務於作業系統之外,還能用於其它目的:如作為一個鬧鈴,用於測量時間等。 要注意的是,當處理器在除錯期間被喊停(halt)時,則SysTick定時器亦將暫停運作。

SysTick時鐘的選擇

SysTick暫存器說明在《Cortex-M3權威指南》(chap8.SysTick定時器章節)有說明
使用者可以在位於Cortex_M3處理器系統控制單元中的系統節拍定時器控制和狀態暫存器(SysTick control and status register ,SCSR)選擇systick 時鐘源。如將SCSR中的CLKSOURCE位置位,SysTick會在CPU頻率下執行;而將CLKSOUCE位清除則SysTick會以CPU主頻的1/8頻率執行。 3.5版本的庫函式與以往的有所區別 不存在stm32f10x_systick.c檔案,故原來的一些函式也不存在,比如SysTick_SetReload(u32 reload);SysTick_ITConfig(FunctionalState NewState);等
在3.5版本的庫函式中與systick相關的函式只有兩個 第一個,SysTick_Config(uint32_t ticks),在core_cm3.h標頭檔案中進行定義的。 第二個,void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource),在misc.c檔案中定義的。
SysTick_Config(uint32_t ticks),在core_cm3.h 主要的作用: 1、初始化systick 2、開啟systick 3、開啟systick的中斷並設定優先順序 4、返回一個0代表成功或1代表失敗 注意: Uint32_t ticks  即為重灌值, 這個函式預設使用的時鐘源是AHB,即不分頻。 要想分頻,呼叫void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource), 但是要注意函式呼叫的次序,先SysTick_Config(uint32_t ticks), 後SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)
uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
函式說明:
/** * @brief  Initialize and start the SysTick counter and its interrupt. * * @param   ticks   number of ticks between two interrupts * @return  1 = failed, 0 = successful * * Initialise the system tick timer and its interrupt and start the * system tick timer / counter in free running mode to generate * periodical interrupts. */ static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks) {   if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)  return (1);               /* Reload value impossible */
重灌載值必須小於0XFF FFFF,因為這是一個24位的遞減計數器
  SysTick->LOAD  = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;      /* set reload register *///設定重灌載值,SysTick_LOAD_RELOAD_Msk定義見後面   NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1); /* set Priority for Cortex-M0 System Interrupts */   SysTick->VAL   = 0;   /* Load the SysTick Counter Value */   SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |  //配置CTRL暫存器,選擇核心時鐘FCLK為時鐘源(STM32 的FCLK為72M)                    SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   |  //開啟SysTick中斷                    SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                  //SysTick使能
/* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */   return (0);   /* Function successful */ } 與systick相關的暫存器定義
/** @addtogroup CMSIS_CM3_SysTick CMSIS CM3 SysTick   memory mapped structure for SysTick   @{ */ typedef struct {   __IO uint32_t CTRL; /*!< Offset: 0x00  SysTick Control and Status Register */   __IO uint32_t LOAD; /*!< Offset: 0x04  SysTick Reload Value Register       */   __IO uint32_t VAL; /*!< Offset: 0x08  SysTick Current Value Register      */   __I  uint32_t CALIB; /*!< Offset: 0x0C  SysTick Calibration Register        */ } SysTick_Type;
與systick暫存器相關的暫存器及位的巨集定義 /* SysTick Control / Status Register Definitions */控制/狀態暫存器 #define  SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Pos  16      /*!< SysTick CTRL: COUNTFLAG Position */
#define SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk         (1ul << SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Pos)          /*!< SysTick CTRL: COUNTFLAG Mask */ 溢位標誌位
#define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos   2       /*!< SysTick CTRL: CLKSOURCE Position */ #define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk         (1ul << SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos)   /*!< SysTick CTRL: CLKSOURCE Mask */時鐘源選擇位,0=外部時鐘;1=核心時鐘
#define SysTick_CTRL_TICKINT_Pos      1        /*!< SysTick CTRL: TICKINT Position */ #define SysTick_CTRL_TICKINT_Msk           (1ul << SysTick_CTRL_TICKINT_Pos)          /*!< SysTick CTRL: TICKINT Mask */異常請求位
#define SysTick_CTRL_ENABLE_Pos             0       /*!< SysTick CTRL: ENABLE Position */ #define SysTick_CTRL_ENABLE_Msk            (1ul << SysTick_CTRL_ENABLE_Pos)                /*!< SysTick CTRL: ENABLE Mask */使能位
/* SysTick Reload Register Definitions */ #define SysTick_LOAD_RELOAD_Pos             0    /*!< SysTick LOAD: RELOAD Position */ #define SysTick_LOAD_RELOAD_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_LOAD_RELOAD_Pos)         /*!< SysTick LOAD: RELOAD Mask */
/* SysTick Current Register Definitions */ #define SysTick_VAL_CURRENT_Pos             0       /*!< SysTick VAL: CURRENT Position */ #define SysTick_VAL_CURRENT_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_VAL_CURRENT_Pos)         /*!< SysTick VAL: CURRENT Mask */
/* SysTick Calibration Register Definitions */ #define SysTick_CALIB_NOREF_Pos            31      /*!< SysTick CALIB: NOREF Position */ #define SysTick_CALIB_NOREF_Msk            (1ul << SysTick_CALIB_NOREF_Pos)               /*!< SysTick CALIB: NOREF Mask */
#define SysTick_CALIB_SKEW_Pos             30       /*!< SysTick CALIB: SKEW Position */ #define SysTick_CALIB_SKEW_Msk             (1ul << SysTick_CALIB_SKEW_Pos)                /*!< SysTick CALIB: SKEW Mask */
#define SysTick_CALIB_TENMS_Pos             0       /*!< SysTick CALIB: TENMS Position */ #define SysTick_CALIB_TENMS_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_VAL_CURRENT_Pos)        /*!< SysTick CALIB: TENMS Mask */ /*@}*/ /* end of group CMSIS_CM3_SysTick */ void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource) 作用: 選擇systick的時鐘源,AHB時鐘或AHB的8分頻 庫函式中預設使用的是AHB時鐘(在SysTick_Config()函式中設定),即72MHz
函式說明: /**   * @brief  Configures the SysTick clock source.   * @param  SysTick_CLKSource: specifies the SysTick clock source.   *   This parameter can be one of the following values:   *     @arg SysTick_CLKSource_HCLK_Div8: AHB clock divided by 8 selected as SysTick clock source.   *     @arg SysTick_CLKSource_HCLK: AHB clock selected as SysTick clock source.   * @retval None   */ 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;   }   else   {     SysTick->CTRL &= SysTick_CLKSource_HCLK_Div8;   } }
Systick時鐘源的定義: /** @defgroup SysTick_clock_source   * @{   */
#define SysTick_CLKSource_HCLK_Div8    ((uint32_t)0xFFFFFFFB)//將控制狀態暫存器的第二位置0,即用外部時鐘源 #define SysTick_CLKSource_HCLK         ((uint32_t)0x00000004)//將控制狀態暫存器的第二位置1,即用核心時鐘 #define IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SOURCE) (((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK) || \                                        ((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK_Div8))

與systick相關的暫存器的說明

SysTick暫存器說明在《Cortex-M3權威指南》(chap8.SysTick定時器章節)有說明





Systick使用實踐

Systick定時時間的設定

重灌載值=systick 時鐘頻率(Hz)X想要的定時時間(S) 如果時鐘頻率為:AHB的8分頻;AHB=72MHz那麼systick的時鐘頻率為72/8MHz=9MHz 若要定時1秒,則重灌載值=9000000X1=9000000,呼叫函式:SysTick_Config(9000000X1); 若要定時1毫秒,重狀態值=9000000X0.001=90000,呼叫函式:SysTick_Config(9000000/1000);

Systick的中斷處理函式

在startup_stm32f10x_hd.s啟動檔案中有定義。 DCD     SysTick_Handler            ; SysTick Handler 根據需要直接編寫中斷處理函式即可: Void SysTick_Handler (void) { ;} 注意: 如果在工程中,加入了stm32f10x_it.c,而又在主函式中編寫中斷函式,則會報錯。
因為在stm32f10x_it.c檔案中,也有這個中斷函式的宣告,只是內容是空的。 /**   * @brief  This function handles SysTick Handler.   * @param  None   * @retval None   */ void SysTick_Handler(void) { }

中斷優先順序的修改

在呼叫SysTick_Config(uint32_t ticks)之後,呼叫 void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)。這個函式在core_cm3.h標頭檔案中。 具體內容如下: /** * @brief  Set the priority for an interrupt * * @param  IRQn      The number of the interrupt for set priority * @param  priority  The priority to set * * Set the priority for the specified interrupt. The interrupt * number can be positive to specify an external (device specific) * interrupt, or negative to specify an internal (core) interrupt. * * Note: The priority cannot be set for every core interrupt. */
static __INLINE void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority) {   if(IRQn < 0) {     SCB->SHP[((uint32_t)(IRQn) & 0xF)-4] = ((priority << (8 - __NVIC_PRIO_BITS)) & 0xff); } /* set Priority for Cortex-M3 System Interrupts */   else {     NVIC->IP[(uint32_t)(IRQn)] = ((priority << (8 - __NVIC_PRIO_BITS)) & 0xff);    }        /* set Priority for device specific Interrupts  */ }
下面以一個例項來說明: 利用systick來實現以1秒的時間間隔,閃亮一個LED指示燈,指示燈接在GPIOA.8,低電平點亮。
#include "stm32f10x.h" //函式宣告 void GPIO_Configuration(void);//設定GPIOA.8埠 u32 t;//定義一個全域性變數 int main(void) { // SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);        SysTick_Config(9000000);        SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);        GPIO_Configuration();        while(1);       }
//GPIOA.8設定函式 void GPIO_Configuration(void) { GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;//定義一個埠初始化結構體        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//開啟GPIOA口時鐘        GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//設定為推輓輸出        GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//設定輸出頻率50M        GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;//指定第8腳        GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//初始化GPIOA.8              GPIO_SetBits( GPIOA,  GPIO_Pin_8);//置高GPIOA.8,關閉LED } //systick中斷函式 void SysTick_Handler(void) { t++;        if(t>=1)        {               if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8)==1)               {GPIO_ResetBits( GPIOA, GPIO_Pin_8);}              }        if(t>=2)        {               if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8)==0)                      {GPIO_SetBits( GPIOA, GPIO_Pin_8);}                      t=0;        } }
模擬後的結果 1、8分頻後結果

2、直接呼叫SysTick_Config(9000000);即不分頻的結果,間隔為1/8=0.125s


總結: 1、要使用systick定時器,只需呼叫SysTick_Config(uint32_t ticks)函式即可,    函式自動完成:重灌載值的裝載,時鐘源選擇,計數暫存器復位,中斷優先順序的設定(最低),開中斷,開始計數的工作。 2、要修改時鐘源呼叫SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource),也可按照SysTick_Config()中預設設定FCLK不變。 3、要修改中斷優先順序呼叫      void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority) 應用說明: 1、因systick是一個24位的定時器,故重灌值最大值為2的24次方=16 777 215,    要注意不要超出這個值。 2、systick是cortex_m3的標配,不是外設。故不需要在RCC暫存器組開啟他的時鐘。 3、每次systick溢位後會置位計數標誌位和中斷標誌位,計數標誌位在計數器重灌載後被清除,而中斷標誌位也會隨著中斷服務程式的響應被清除,所以這兩個標誌位都不需要手動清除。 4、採用使用庫函式的方法,只能採用中斷的方法響應定時器計時時間到,如要採用查詢的方法,那隻能採用設定systick的暫存器的方法,具體操作以後再做分析。