STM32——系统滴答定时器（SysTick寄存器详解）

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1.SysTick简介

Cortex-M处理器内集成了一个小型的名为SysTick(系统节拍)的定时器,它属于NVIC的一部分,且可以产生 SysTick异常(异常类型#15)。SysTick为简单的向下计数的24位计数器,可以使用处理器时钟或外部参考时钟(通常是片上时钟源)。

2.工作原理

SysTick定时器的工作原理非常简单。它有一个内置的计数器，计数器从一个初始值开始递减，当计数器的值达到零时，它会触发一个中断并重新加载初始值。SysTick定时器一般会与系统时钟频率（通常是CPU时钟）同步工作，可以用来创建精确的时间延迟。

主要特性
定时器计数 ：SysTick定时器的计数器在每个时钟周期递减，直到它的值为零时会触发一个中断。
中断功能 ：当计数器到达零时，SysTick会触发一个中断，通常用于处理系统的定时任务（如操作系统的时钟中断）。
自动重载 ：SysTick有一个自动重载功能，计数器会从预定的值重新加载并继续计数。
可配置的时钟源：SysTick可以选择不同的时钟源，通常选择处理器的系统时钟，或者是外部的低速时钟源

3.SysTick寄存器

4.代码延时逻辑

选择时钟源

根据CTRL寄存器的第2位和第0位，来选择时钟源和是否使能定时器
其中位0的意思是：位0=0 失能关闭定时器
位0=1 使能开启定时器

c 复制代码

SysTuck->CTRL&=(1<<2);//第二位为1.选择高速内部时钟

关闭计数器

c 复制代码

SysTuck->CTRL&=~(1<<0);//第0 位为0，关闭定时器

delay_us（num）

定时器计数为0时候，重装载值为倍乘数系统时钟，我这里用的F4，系统分频的是21Mhz，那么应该是21 1/21Mhz，
周期=1/频率=1/168000000约等于0.00592us；这是系统时钟的周期，
最大延时取决于分频的频率
分频的频率为21Mhz，1个周期的时间为1/21000000s，大概为1/21us，所以倍乘数应该是21.

写入任何值将清零当前数值

c 复制代码

SysTick->LOAD=num*value_us;//设置重装在制，其中num是系统时钟的频率，value_us是倍乘数，若num=42Mhz，则value_us=421,21Mhz，value_us=21,8M则value_us=8，原因看标签5的解释
SysTick->VAL=0;//计数器当前值清零
SysTuck->CTRL|=(1<<0);//第0 位为0，关闭定时器

等待计数完毕
判断CTRL寄存器的第16位是否为1--》计数到0
CTRL=1 &（1<<16）=1 while （！1）
CTRL=0 &（1<<16）=0 while(!0)

c 复制代码

while(!(SysTick->CTRL(&1<<16)))

清空当前值

c 复制代码

SysTick->VAL=0;

关闭计数器

c 复制代码

SysTuck->CTRL&=~(1<<0);//第0 位为0，关闭定时器

5.附上整体代码

c 复制代码

//仿原子延时，不进入systic中断
void delay_us(u32 nus)
{
 u32 temp;
 SysTick->LOAD = 21*nus;
 SysTick->VAL=0;//计数器当前值清零
 SysTick->CTRL=0X01;//使能，减到零是无动作，采用外部时钟源
 do
 {
  temp=SysTick->CTRL;//读取当前倒计数值
 }while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16))));//等待时间到达while(!(SysTick->CTRL(&1<<16)))
     SysTuck->CTRL&=~(1<<0);//第0 位为0，关闭定时器
     SysTick->VAL=0;//计数器当前值清零
}
void delay_ms(u16 nms)
{
 u32 temp;
 SysTick->LOAD = 21000*nms;
 SysTick->VAL=0;//计数器当前值清零
 SysTuck->CTRL&=~(1<<0);//第0 位为0，关闭定时器
 do
 {
  temp=SysTick->CTRL;//读取当前倒计数值
 }while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16))));//等待时间到达
   SysTuck->CTRL&=~(1<<0);//第0 位为0，关闭定时器
   SysTick->VAL=0;//计数器当前值清零
}

借鉴链接https://blog.csdn.net/weibo1230123/article/details/81136564?spm=1001.2014.3001.5506

以及还有一个之前的找不到了。。。

6.一些重要解释

为什么频率是21M时候，value_us=21，才是1us

因为当时钟源选择21M的时候，1s时间计数为21M次

T=1/f(时间是频率的倒数）

当21M时，计数1次所产生的时间为1/21000000s,是1/21000ms，1/21us，所以*21是1us
最大延时

当最大延时为21M时，24位计数器最大值为16777215

16777215/21=798915us=798.915ms。

由上两点可以计算出若外部时钟源选择是8M时，则value_us=8，valua_ms=8000，最大延时为167.77215/8=2097152us=2097.152ms

HAL_Init（）会提前配置好HAL_delay的参数
①FLASH读取指令缓存、数据缓存
②设置中断组优先级
③设置SysTick作为基准时间源、配置1ms tick，复位后默认时钟源为HSI(内部高速时钟源)
④初始化底层硬件
附上原始HAL_Init()函数源码，可看可不看

c 复制代码

HAL_StatusTypeDef HAL_Init(void)
{
  /* Configure Flash prefetch, Instruction cache, Data cache */ 
#if (INSTRUCTION_CACHE_ENABLE != 0)
   __HAL_FLASH_INSTRUCTION_CACHE_ENABLE();
#endif /* INSTRUCTION_CACHE_ENABLE */

#if (DATA_CACHE_ENABLE != 0)
   __HAL_FLASH_DATA_CACHE_ENABLE();
#endif /* DATA_CACHE_ENABLE */

#if (PREFETCH_ENABLE != 0)
  __HAL_FLASH_PREFETCH_BUFFER_ENABLE();
#endif /* PREFETCH_ENABLE */

  /* Set Interrupt Group Priority */
  HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_4);//中断优先级分组4

  /* Use systick as time base source and configure 1ms tick (default clock after Reset is HSI) */
  HAL_InitTick(TICK_INT_PRIORITY);
  
  /* Init the low level hardware */
  HAL_MspInit();
  
  /* Return function status */
  return HAL_OK;
}

以上资料部分来自于《清华开发者书库 ARM Cortex-M3与Cortex-M4权威指南 (Joseph Yiu、吴常玉、曹孟娟、王丽红。) (Z-Library)》

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