STM32之SysTick--系统定时器（内容简单但重要，附件有程序源码）

参考资料：3-PM0214_STM32F4xx-Cortex_M4内核参考手册.pdf（-4.5 章节 SysTickTimer(STK)，和 4.48 章节SHPRx）

参考源码：core_cm4.h（有关寄存器的定义和部分库函数）

什么是SysTick？

SysTick是属于CM4内核的外设 （所有基于CM4内核的单片机都有）。内嵌在NVIC中。他是一个24bit 的向下递减 的计数器，每计数一次的时间是1/SYSCLK，一般我们设置系统时钟SYSCLK=180M，当重装载数值寄存器的值递减到0的时候，系统定时器就产生一次中断，依次循环往复。应用：一般用于操作系统，产生时基，维持操作系统的心跳。

SYSTICK寄存器：有4个，但是使用SYSTICK计时的时候只需要配置前3个，即CTRL--控制及状态寄存器、LOAD--重装载数值寄存器、VAL--当前数值寄存器。第4个是CALIB--校准数值寄存器，不需要使用（不做讲解，以后大概率也用不到）。

重装载数值寄存器：

当前数值寄存器：

怎么使SysTick产生一个1s的时基？

首先分析core_cm4.h文件中的SysTick功能函数：

cpp 复制代码

__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
  /* 不可能的重装载值 超出范围 */
  if ((ticks - 1UL) > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) { return (1UL); }    /* Reload value impossible */

  /* 设置重装载寄存器 */
  SysTick->LOAD  = (uint32_t)(ticks - 1UL);                         /* set reload register */
  /* 设置中断优先级 */
  NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL); /* set Priority for Systick Interrupt */
  /* 设置当前数值寄存器 */
  SysTick->VAL   = 0UL;                                             /* Load the SysTick Counter Value */
  /* 设置系统定时器的时钟源为AHBCLK = 168M
   * 使能系统定时器中断
   * 使能定时器  
   */
  SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
                   SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   |
                   SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                         /* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */
  return (0UL);                                                     /* Function successful */
}

固件库函数NVIC_SetPriority()用来配置系统定时器的中断优先级，该函数也位于core_cm4.h。

cpp 复制代码

__STATIC_INLINE void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)
{
  if((int32_t)IRQn < 0) {
    SCB->SHP[(((uint32_t)(int32_t)IRQn) & 0xFUL)-4UL] = (uint8_t)((priority << (8 - __NVIC_PRIO_BITS)) & (uint32_t)0xFFUL);
  }
  else {
    NVIC->IP[((uint32_t)(int32_t)IRQn)] = (uint8_t)((priority << (8 - __NVIC_PRIO_BITS)) & (uint32_t)0xFFUL);
  }
}

SysTick属于内核外设，跟普通外设的中断优先级有些区别，它是没有抢占优先级和子优先级的说法。在STM32F407中，内核外设（SysTick）的中断优先级由内核SCB的寄存器SHPRx(x = 1,2,3)来配置（可以看Cortex_M4内核参考手册 4.48章节）。

SHPR1-3是一个32位的寄存器，只能通过字节访问，每8个字段控制着一个内核外设的优先级，在STM32F407中只有7:4位这高四位有效，所以内核外设的优先级设置范围是0-15，数值越小，优先级越高 ，如果优先级相同，就根据他们在中断向量表中的位置标号来决定优先级大小（编号越小优先级越高）。

其中NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL);SysTick_IRQn值为-1，带入函数中即为设置SCB的SHPx寄存器；(1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL是15，即设置优先级为最低。

SysTick 初始化函数由用户编写：

cpp 复制代码

void SysTick_Init(void)
{
    if(SysTick_Config(SystemCoreClock / 100000 ))
    {
        while(1);
    }
}

SysTick中断时间怎么计算?

已知计数器是向下计数的，计数一次的时间= 1/CLK,当重装载数值VALUE减到0的时候，产生一次中断，产生一次中断的时间 = VALUE * 1/CLK = VALUE/CLK。CLK可知是168M，如果VALUE值为180，那中断一次的时间 = 168/168M = 1us，1us太小会导致整个程序重心花在了进出中断上了，就不能处理其它任务了这不可取。所以SysTick_Config的形参我们可以设置为（SystemCoreCLK / 100000）即1680（这个值是要写到重装载寄存器里面的），则中断一次时间就是10us。

怎么实现定时呢？

SysTick中断时间已经设置好了，我们可以设置一个变量t，用来记录进入中断的次数，那么变量t*SysTick中断时间就可以实现定时了。下面实现定时函数：

cpp 复制代码

void Delay_10us(__IO u32 nTime)
{
    TimingDelay = nTime;
    while(TimingDelay != 0);
}
//当参数为1时，计时1*10us=10us；当参数为10时，计数10*10us=100us

中断服务函数：

cpp 复制代码

void SysTick_Handler(void)
{
    TimeingDelay_Decrement();
}

中断服务函数由调用了另一个函数：

cpp 复制代码

void TimingDelay_Decrement(void)
{
    if(TimingDelay != 0x00) {
        TimingDelay--;
    }
}

还有一种更简洁的定时编程：

上面的延时方式使用了中断，而且经过了多个函数的调用，还使用了全局变量，不容易理解。现在我们将学习一种新的写法，更好理解也更简洁。已知，systick的counter从reload值向下递减到0的时候，ctrl寄存器的位16countflag会置1，且该值读完后自动清零，所以我们可以使用软件查询的方式来实现延时。如下：

cpp 复制代码

//微秒级延时
void SysTick_Dealy_Us(__IO uint32_t us)
{
    int32_t i;
    SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000000);
    for(i=0;i<us;i++)
    {
        while(!((SysTick->CTRL)&(1<<16)));
    }
    //关闭SysTick定时器
    SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;   
}
//毫秒级延时
void SysTick_Dealy_Ms(__IO uint32_t ms)
{
    int32_t i;
    SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000);
    for(i=0;i<ms;i++)
    {
        while(!((SysTick->CTRL)&(1<<16)));
    }
    //关闭SysTick定时器
    SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;   
}

大功告成！接下来你要实践一下，验证你的学习成果！(附件2个程序都有，仅供参考)