STM32之六：SysTick系统滴答定时器

目录

1. SysTick简介

2. 时钟来源

3. SysTick寄存器

3.1 CTRL—SysTick控制及状态寄存器

3.2 RELOAD—SysTick重装载数值寄存器

3.3 CURRENT—SysTick当前数值寄存器

4. systick系统定时器配置

5. 延时函数实现

5.1 延时函数编写步骤

5.2 微秒级延时函数delay_us

5.3 毫秒级延时函数delay_ms

5.4 秒级延时函数delay_s

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1. SysTick简介

SysTick——系统定时器，是属于CM3内核的一个外设，内嵌在NVIC中。SysTick是一个24位的向下递减的计数器，从重装载寄存器的值递减到0，之后自动从RELOAD寄存器中重装载定时器初值。只要不使能systick定时器，它就永不停息的一直循环计数，在睡眠模式下也能使用。

systick系统滴答定时器在没有操作系统时，用于延时；在有操作系统时候（RTOS、UCOS2）通常为操作系统提供精准的定时中断（1ms~50ms）。

2. 时钟来源

1. AHB时钟8分频

2. FCLK内核时钟 ，默认选择FCLK内核时钟

3. SysTick寄存器

SysTick有4个寄存器，如下图所示。

SysTick寄存器汇总(来源：野火《STM32库开发实战指南》)

3.1 CTRL—SysTick控制及状态寄存器

控制及状态寄存器共计24位，但只使用了其0、1、2、16位。其中第2位为是时钟选择位，置1表示使用处理器时钟，即系统时钟；

3.2 RELOAD—SysTick重装载数值寄存器

3.3 CURRENT—SysTick当前数值寄存器

3.4 校准数值寄存器，这个本节不需要，暂不介绍。

此图汇总systick的寄存器。

systick寄存器图

4. systick系统定时器配置

查看core_cm3.h可以找到systick_Config()函数，该函数配置了系统定时器的时钟源、重装载值和当前值。

static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{ if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)  return (1);            /* Reload value impossible */SysTick->LOAD  = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;      /* set reload register */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 | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   | SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                    /* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */return (0);                                                  /* Function successful */
}

 下面是函数中使用的结构体SysTick_Type，可以看到该结构体中包含了上文介绍的各个寄存器值。

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;

下面是函数中使用的宏定义：

/* SysTick Control / Status Register Definitions */
#define SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Pos         16                                             /*!< SysTick CTRL: COUNTFLAG Position */
#define SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk         (1ul << SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Pos)            /*!< SysTick CTRL: COUNTFLAG Mask */#define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos          2                                             /*!< SysTick CTRL: CLKSOURCE Position */
#define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk         (1ul << SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos)            /*!< SysTick CTRL: CLKSOURCE Mask */#define SysTick_CTRL_TICKINT_Pos            1                                             /*!< SysTick CTRL: TICKINT Position */
#define SysTick_CTRL_TICKINT_Msk           (1ul << SysTick_CTRL_TICKINT_Pos)              /*!< SysTick CTRL: TICKINT Mask */#define SysTick_CTRL_ENABLE_Pos             0                                             /*!< SysTick CTRL: ENABLE Position */
#define SysTick_CTRL_ENABLE_Msk            (1ul << SysTick_CTRL_ENABLE_Pos)               /*!< SysTick CTRL: ENABLE Mask *//* 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 */

其中，Msk表示掩码操作，掩码操作指的是对一串二进制数据，通过与msk的位操作，达到屏蔽制定位而实现需求。

例如对一串数字的0~3位清零，则可以定制一个msk=00001111。对于cmd=01010101，则cmd & ~msk = 01010101 & 11110000 = 01010000.

1ul，其中ul是一个后缀表示无符号长整型（unsigned long）。<<表示左移位操作，例如a<<b，表示a左移b位，通常代表，即.

例如CTRL寄存器，其中SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk 表示将1ul左移SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos位，即2位，可得第2位的值为：，即第2位值为1，联系上文，可知CTRL的第2位为systick定时器的时钟源选择位，将本位赋值1，表示使用系统内核时钟。

如此，便能理解systick_Config()函数了。

5. 延时函数实现

5.1 延时函数编写步骤

1. 失能systick系统定时器，即SysTick->CTRL 定时器第0位置0。
2. 将新的重加载值写入到SysTick->LOAD寄存器中。
3. 将SysTick->VAL的值置为0。
4. 使能systick系统定时器。

官方推荐代码如下：（参考《Cortex M3与M4权威指南.pdf》第316页）

SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick
SysTick->LOAD = 0xFF; // Count from 255 to 0 (256 cycles)
SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag
SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock
while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set
SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick

下面分别为微秒级、毫秒级、秒级延时函数示例（摘自B站金善愚systick定时器讲解视频）。

5.2 微秒级延时函数delay_us

#define AHB_INPUT  72  //请按RCC中设置的AHB时钟频率填写到这里（单位MHz）void delay_us(u32 uS){ //uS微秒级延时程序（参考值即是延时数，72MHz时最大值233015）	SysTick->CTRL = 0;SysTick->LOAD=AHB_INPUT*uS - 1;//重装计数初值（当主频是72MHz，72次为1微秒）SysTick->VAL=0x00;        //清空定时器的计数器SysTick->CTRL=0x00000005;//时钟源HCLK，打开定时器while(!(SysTick->CTRL&0x00010000)); //等待计数到0SysTick->CTRL=0;//关闭定时器
}

5.3 毫秒级延时函数delay_ms

void delay_ms(u16 ms){ //mS毫秒级延时程序（参考值即是延时数，最大值65535）	 		  	  while( ms-- != 0){delay_us(1000);	//调用1000微秒的延时}
}
//或者
void delay_ms(uint32_t ms)
{while(ms --){SysTick->CTRL = 0; 			// 关闭系统定时器后才能配置寄存器SysTick->LOAD = 72000 - 1; 			// 设置计数值，用于设置定时的时间SysTick->VAL = 0; 			// 清空当前值还有计数标志位SysTick->CTRL = 5; 			// 使能系统定时器工作，且时钟源为系统时钟的8分频（168MHz/8=21MHz）while(!(SysTick->CTRL&0x00010000)); //等待计数到0SysTick->CTRL = 0; 			// 关闭系统定时器	}
}

5.4 秒级延时函数delay_s

void delay_s(u16 s){ //S秒级延时程序（参考值即是延时数，最大值65535）	 		  	  while( s-- != 0){delay_ms(1000);	//调用1000毫秒的延时}
}