STM32HAL库开发笔记-系统定时器与中断闪灯

目录

[一、SysTick:内核自带的 "通用小闹钟"](#一、SysTick:内核自带的 “通用小闹钟”)

[二、中断:MCU 应对紧急事件的 "快速响应机制"](#二、中断:MCU 应对紧急事件的 “快速响应机制”)

[三、中断嵌套:高优先级事件的 "优先处理权"](#三、中断嵌套:高优先级事件的 “优先处理权”)

四、定时器控制LED精准闪烁


一、SysTick:内核自带的 "通用小闹钟"

SysTick 也就是系统定时器,它并不是 STM32 的外设,而是所有 Cortex-M 系列内核都自带的 24 位递减计数器,相当于给内核配了个不用额外占用硬件资源的 "小闹钟"。它的核心工作方式是从重载值开始向下计数,计数到 0 时会自动重新加载预设值,还能根据需要触发中断;时钟源也有两种选择,既可以用内核时钟(比如 STM32F1 的 72MHz),也可以用内核时钟的 1/8(比如 9MHz),灵活度很高。

在实际开发中,SysTick 的用处特别实用:HAL 库里常用的HAL_Delay()延时函数,就是靠它实现的;我们也能用它做系统的时间基准,比如每隔 1ms 记录一次系统运行时间;更重要的是,它还是 FreeRTOS 等实时操作系统的核心时钟节拍,负责任务的调度和时间片分配。因为它直接由内核控制,不用占用 TIM2、TIM3 这类外设定时器,所以成了实现延时和系统时间基准的首选。


二、中断:MCU 应对紧急事件的 "快速响应机制"

简单来说,中断就是 MCU 的 "应急处理流程"------CPU 原本按部就班执行主程序,当有更紧急的事件发生时,它会暂停当前的工作,先处理这个紧急事件,等处理完再回到原来的程序继续执行。这种机制彻底避免了 CPU "傻等" 的情况,比如不用一直循环检测按键是否按下,大大提高了 CPU 的利用率,也保证了串口接收数据、外部按键触发这类紧急事件能被及时处理。

STM32 的中断源有很多种,既有串口收发完成、定时器溢出、ADC 转换完成、GPIO 电平变化这类外设中断,也有 SysTick 中断、硬故障中断这类内核中断。当某个中断源触发事件后,CPU 会先检查这个中断是否被使能、优先级是否有效,确认后就会保存当前的程序状态(也就是 "保护现场"),然后从中断向量表中找到对应的中断服务函数执行处理逻辑,处理完再恢复之前的程序状态("恢复现场"),回到主程序继续运行。比如EXTI0_IRQHandler()就是 GPIO 口 0 的外部中断服务函数,这些函数名都是芯片厂商预先定义好的,我们只需要在函数里写具体的处理逻辑就行。


三、中断嵌套:高优先级事件的 "优先处理权"

中断嵌套是在中断基础上的进阶机制,本质就是高优先级的中断能打断低优先级中断的执行,这也是 STM32 实现高实时性的关键。不过它的发生有前提:首先要在 NVIC(嵌套向量中断控制器)中配置中断优先级分组,把中断优先级分成抢占优先级和响应优先级 ------ 抢占优先级决定了能否打断其他中断,响应优先级则是在抢占优先级相同时,决定哪个中断先执行;而且 STM32 里优先级数值越小,优先级越高,比如抢占优先级 0 就比抢占优先级 1 高。

举个实际的例子,假如 CPU 正在执行抢占优先级 1 的定时器 2 中断处理逻辑,这时候抢占优先级 0 的串口 1 接收中断触发了,CPU 会立刻暂停定时器 2 中断的执行,保存好它的现场,先去执行串口 1 中断的服务函数,等串口 1 中断处理完,再恢复定时器 2 中断的现场,继续执行剩下的代码,最后才返回主程序。

不过要注意,只有高抢占优先级的中断才能嵌套低优先级的,要是两个中断的抢占优先级相同,就不会发生嵌套,得等前一个中断执行完再处理后一个。另外,也不能让中断嵌套过深,否则会占用过多的 CPU 栈空间,容易导致栈溢出让程序跑飞,所以实际开发中一定要合理规划各个中断的优先级。


四、定时器控制LED精准闪烁

配置时钟树:

配置LED引脚:

查看自动配置的代码:

中断服务函数:

LED500ms反转一次代码:

相关推荐
Zw-awa6 小时前
八路循迹模块的 DO:先让小车沿着线跑起来
stm32
comyccccc7 小时前
LM2596电源PCB布局布线全解析学习笔记
单片机·嵌入式硬件
一隅论数智9 小时前
OWL(Web Ontology Language)介绍与使用举例(二)
大数据·经验分享·笔记·学习·自然语言处理·学习方法·政务
qq_401700419 小时前
FreeRTOS 堆内存管理源码剖析:释放一块内存,空闲块数量反而变少了?
单片机·freertos
新晨单片机设计10 小时前
S017C-基于STM32汽车防酒驾系统(心率、血氧、短信)【Proteus仿真+Keil程序+原理图】
stm32·单片机·proteus·防酒驾报警系统
fly_sunnn11 小时前
STM32-GPIO输出以及按键控制LED&光敏传感器控制蜂鸣器
stm32·单片机·嵌入式硬件
sunoo-22912 小时前
【嵌入式Linux驱动学习】Day1-Day2 全流程梳理:环境搭建→U-Boot→内核→根文件系统→驱动基础
linux·运维·驱动开发·笔记·学习·阿里云·恩智浦
by2099913 小时前
list:迭代器与资源管理实现的综合叙述(下)
数据结构·c++·笔记·list
wdfk_prog13 小时前
LWIP教程 03:从 `low_level_input()` 到 `pbuf_free()`——`pbuf` 的数据视图、Chain 与引用计数
运维·网络·笔记·学习
qq_4017004113 小时前
FreeRtos:SysTick的功能分析
单片机·嵌入式硬件