【杂谈】针对Cortex M4内核使用Systick进行延时

一、简介

1.寄存器组成（4个关键寄存器）

2.时钟源配置

3.小结

二、示例程序

在ST的数据手册中无法找到与内核相关的详细内容，因为M4内核使用的是ARMv7-M指令集，通过ARM官网可以找到并下载内核架构的数据手册

一、简介

SysTick是ARM Cortex-M4内核内置的系统定时器，不属于外设定时器 ，而是内核的一部分。它是一个24位递减计数器，主要用于：

提供操作系统的时钟节拍（如FreeRTOS的时间片调度）
实现精确的延时函数
作为简单的时间基准

1.寄存器组成（4个关键寄存器）

CTRL - 控制和状态寄存器
LOAD - 重装载值寄存器
VAL - 当前值寄存器
CALIB - 校准值寄存器

2.时钟源配置

在STM32F4中，SysTick的时钟源有两种选择：

复制代码

// 查看 SystemCoreClock 的值（通常为168MHz）
SystemCoreClock = 168000000;  // HCLK频率

// 选择时钟源
SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk;    // 使用HCLK
// 或
SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk;   // 使用HCLK/8

3.小结

特性	说明
位数	24位递减计数器
时钟源	AHB时钟或 AHB/8（可配置）
中断能力	计数器到0时产生SysTick中断
自动重载	支持自动重载功能
精度	高精度，基于系统时钟（最大只能计时1ms）

二、示例程序

复制代码

#include "stm32f4xx.h"

// 定义微秒和毫秒延时的基础计数值
// 注意：这些值需要根据你的实际SysTick时钟频率进行计算和调整
static uint32_t fac_us = 168 - 1;    // 假设SysTick时钟为168MHz时，1us的计数值
static uint32_t fac_ms = 168000 - 1; // 1ms的计数值，注意防止溢出


void Delay_Init(void) 
{
  // SysTick时钟源通常默认是HCLK，这里不更改配置，如果需要配置为HCLK/8，可以取消下一行的注释
  // SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);
}


void Delay_us(uint32_t nus) 
{
    uint32_t temp;
    SysTick->LOAD = nus * fac_us;              // 设置重载值
    SysTick->VAL = 0x00;                       // 计数前先清空当前计数器
    SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  // 使能SysTick，使用内核时钟，不开启中断 
                                               // SysTick_CTRL_ENABLE_Msk == 0x01

    do 
    {
        temp = SysTick->CTRL;
    } while ((temp & 0x01) && !(temp & (1 << 16))); // 等待时间到达，并检查计数器是否仍使能

    SysTick->CTRL = 0x00; // 关闭计数器
    SysTick->VAL = 0x00;  // 清空计数器
}


void Delay_ms(uint32_t nms) 
{
    uint32_t temp;
    // 注意：nms * fac_ms 的值可能超过24位，实际使用中需确保重载值不超过0xFFFFFF
    SysTick->LOAD = nms * fac_ms;              // 设置重载值
    SysTick->VAL = 0x00;                       // 清空当前计数器
    SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  // 使能SysTick，使用内核时钟，不开启中断
                                               // SysTick_CTRL_ENABLE_Msk == 0x01

    do 
    {
        temp = SysTick->CTRL;
    } while ((temp & 0x01) && !(temp & (1 << 16))); // 等待时间到达

    SysTick->CTRL = 0x00; // 关闭计数器
    SysTick->VAL = 0x00;  // 清空计数器
}

其中

temp = Systick->CTRL，用temp检测Systick->CTRL寄存器

(temp & 0x01) 表示定时器仍在运行

!(temp & (1 << 16)) 表示COUNTFLAG位为0（时间未到）