本章参考资料《Cortex®-M7内核编程手册》-4.4 章节SysTick Timer(STK)，和4.38章节SHPRx，其中STK这个章节有SysTick的简介和寄存器的详细描述。因为SysTick是属于CM7内核的外设，有关寄存器的定义和部分库函数都在core_cm7.h这个头文件中实现。所以学习SysTick的时候可以参考这两个资料，一个是文档，一个是源码。
18.1 SysTick简介
SysTick—系统定时器是属于CM7内核中的一个外设，内嵌在NVIC中。系统定时器是一个24bit的向下递减的计数器，计数器每计数一次的时间为1/SYSCLK，一般我们设置系统时钟SYSCLK等于216MHz。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，以此循环往复。
因为SysTick是属于CM7内核的外设，所以所有基于CM7内核的单片机都具有这个系统定时器，使得软件在CM7单片机中可以很容易的移植。系统定时器一般用于操作系统，用于产生时基，维持操作系统的心跳。
18.2 SysTick寄存器介绍
SysTick—系统定时有4个寄存器，简要介绍如下。在使用SysTick产生定时的时候，只需要配置前三个寄存器，最后一个校准寄存器不需要使用。
表 18-1 SysTick寄存器汇总
|
寄存器名称 |
寄存器描述 |
|
CTRL |
SysTick控制及状态寄存器 |
|
LOAD |
SysTick重装载数值寄存器 |
|
VAL |
SysTick当前数值寄存器 |
|
CALIB |
SysTick校准数值寄存器 |
表 18-2 SysTick控制及状态寄存器
|
位段 |
名称 |
类型 |
复位值 |
描述 |
|
16 |
COUNTFLAG |
R/W |
0 |
如果在上次读取本寄存器后， SysTick 已经计到 |
|
2 |
CLKSOURCE |
R/W |
0 |
时钟源选择位，0=外部时钟，1=处理器时钟AHB |
|
1 |
TICKINT |
R/W |
0 |
1=SysTick倒数计数到 0时产生 SysTick异常请 |
|
0 |
ENABLE |
R/W |
0 |
SysTick 定时器的使能位 |
表 18-3 SysTick 重装载数值寄存器
|
位段 |
名称 |
类型 |
复位值 |
描述 |
|
23:0 |
RELOAD |
R/W |
0 |
当倒数计数至零时，将被重装载的值 |
表 18-4 SysTick当前数值寄存器
|
位段 |
名称 |
类型 |
复位值 |
描述 |
|
23:0 |
CURRENT |
R/W |
0 |
读取时返回当前倒计数的值，写它则使之清零，同时还会清除在SysTick控制及状态寄存器中的COUNTFLAG 标志 |
表 18-5 SysTick校准数值寄存器
|
位段 |
名称 |
类型 |
复位值 |
描述 |
|
31 |
NOREF |
R |
0 |
指示是否有参考时钟提供给处理器 0：提供参考时钟 1：不提供参考时钟 如果器件不提供参考时钟，SYST_CSR.CLKSOURCE标志位为1，不可改写。 |
|
30 |
SKEW |
R |
1 |
S指示TENMS的值是否精确 0：TENMS是精确值 1：TENMS不是精确值或者不提供 不精确的TENMS值可以影响作为软件实时时钟节拍器的适用性。 |
|
23:0 |
TENMS |
R |
0 |
重新加载 10ms (100Hz) 计时的值, 受系统时钟偏差的错误。如果值读取为零, 校准值未知。 |
系统定时器的校准数值寄存器在定时实验中不需要用到。有研究过的朋友可以交流，起个抛砖引玉的作用。
18.3 SysTick定时实验
利用SysTick产生1s的时基，LED以1s的频率闪烁。
18.3.1 硬件设计
SysTick属于单片机内部的外设，不需要额外的硬件电路，剩下的只需一个LED灯即可。
18.3.2 软件设计
这里只讲解核心的部分代码，有些变量的设置，头文件的包含等并没有涉及到，完整的代码请参考本章配套的工程。我们创建了两个文件：bsp_SysTick.c和bsp_ SysTick.h文件用来存放SysTick驱动程序及相关宏定义，中断服务函数放在stm32f7xx_it.c文件中。
1. 编程要点
1、设置重装载寄存器的值
2、清除当前数值寄存器的值
3、配置控制与状态寄存器
2. 代码分析
SysTick 属于内核的外设，有关的寄存器定义和库函数都在内核相关的库文件core_cm7.h中。
SysTick配置库函数
代码 18 1SysTick配置库函数
1 __STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
2 {
3 // 不可能的重装载值，超出范围
4 if ((ticks - 1UL) > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) {
5 return (1UL);
6 }
7
8 // 设置重装载寄存器
9 SysTick->LOAD = (uint32_t)(ticks - 1UL);
10
11 // 设置中断优先级
12 NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL);
13
14 // 设置当前数值寄存器
15 SysTick->VAL = 0UL;
16
17 // 设置系统定时器的时钟源为AHBCLK=180M
18 // 使能系统定时器中断
19 // 使能定时器
20 SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
21 SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |
22 SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
23 return (0UL);
24 }
用固件库编程的时候我们只需要调用将SysTick_Config函数封装好的库函数HAL_SYSTICK_Config ()即可，形参ticks用来设置重装载寄存器的值，最大不能超过重装载寄存器的值224，当重装载寄存器的值递减到0的时候产生中断，然后重装载寄存器的值又重新装载往下递减计数，以此循环往复。紧随其后设置好中断优先级，最后配置系统定时器的时钟为216MHz，使能定时器和定时器中断，这样系统定时器就配置好了，一个库函数搞定。
SysTick_Config()库函数主要配置了SysTick中的三个寄存器：LOAD、VAL和CTRL，有关具体的部分看代码注释即可。其中还调用了固件库函数NVIC_SetPriority()来配置系统定时器的中断优先级，该库函数也在core_m7.h中定义，原型如下：
1 __STATIC_INLINE void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)
2 {
3 if ((int32_t)IRQn < 0) {
4 SCB->SHP[(((uint32_t)(int32_t)IRQn) & 0xFUL)-4UL] =
5 (uint8_t)((priority << (8 - __NVIC_PRIO_BITS)) & (uint32_t)0xFFUL);
6 } else {
7 NVIC->IP[((uint32_t)(int32_t)IRQn)] =
8 (uint8_t)((priority << (8 - __NVIC_PRIO_BITS)) & (uint32_t)0xFFUL);
9 }
10 }
因为SysTick属于内核外设，跟普通外设的中断优先级有些区别，并没有抢占优先级和子优先级的说法。在STM32F767中，内核外设的中断优先级由内核SCB这个外设的寄存器：SHPRx（x=1.2.3）来配置。有关SHPRx寄存器的详细描述可参考《Cortex-M7内核编程手册》4.3.8章节。下面我们简单介绍下这个寄存器。
SPRH1-SPRH3是一个32位的寄存器，但是只能通过字节访问，每8个字段控制着一个内核外设的中断优先级的配置。在STM32F767中，只有位7:3这高四位有效，低四位没有用到，所以内核外设的中断优先级可编程为：0~15，只有16个可编程优先级，数值越小，优先级越高。如果软件优先级配置相同，那就根据他们在中断向量表里面的位置编号来决定优先级大小，编号越小，优先级越高。
表 18-6 系统异常优先级字段
|
异常 |
字段 |
寄存器描述 |
|
Memory management fault |
PRI_4 |
SHPR1 |
|
Bus fault |
PRI_5 |
|
|
Usage fault |
PRI_6 |
|
|
SVCall |
PRI_11 |
SHPR2 |
|
PendSV |
PRI_14 |
SHPR3 |
|
SysTick |
PRI_15 |
如果要修改内核外设的优先级，只需要修改下面三个寄存器对应的某个字段即可。
图 18-1 SHPR1寄存器
图 18-2 SHPR2寄存器
图 18-3 SHPR3寄存器
在系统定时器中，配置优先级为(1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL)，其中宏__NVIC_PRIO_BITS为4，那计算结果就等于15，可以看出系统定时器此时设置的优先级在内核外设中是最低的。
1 // 设置系统定时器中断优先级
2 NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL);
SysTick初始化函数
代码 18 2 SysTick初始化函数
1 /**
2 * @brief 启动系统滴答定时器 SysTick
3 * @param 无
4 * @retval 无
5 */
6 void SysTick_Init(void)
7 {
8 /* SystemFrequency / 1000 1ms中断一次
9 * SystemFrequency / 100000 10us中断一次
10 * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
11 */
12 if (HAL_SYSTICK_Config(SystemCoreClock / 100000)) {
13 /* Capture error */
14 while (1);
15 }
16 }
SysTick初始化函数由用户编写，里面调用了SysTick_Config()这个固件库函数，通过设置该固件库函数的形参，就决定了系统定时器经过多少时间就产生一次中断。
SysTick中断时间的计算
SysTick定时器的计数器是向下递减计数的，计数一次的时间TDEC=1/CLKAHB，当重装载寄存器中的值VALUELOAD减到0的时候，产生中断，可知中断一次的时间TINT=VALUELOAD * TDEC中断= VALUELOAD/CLKAHB，其中CLKAHB =216MHz。如果设置为216，那中断一次的时间TINT=216/216MHz =1us。不过1us的中断没啥意义，整个程序的重心都花在进出中断上了，根本没有时间处理其他的任务。
SysTick_Config(SystemCoreClock / 100000))
SysTick_Config（）的形我们配置为SystemCoreClock / 100000=216MHz /100000=2160，从刚刚分析我们知道这个形参的值最终是写到重装载寄存器LOAD中的，从而可知我们现在把SysTick定时器中断一次的时间TINT=2160/216MHz =10us。
SysTick定时时间的计算
当设置好中断时间TINT后，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乘以中断的时间TINT就可以计算出需要定时的时间。
SysTick定时函数
现在我们定义一个微秒级别的延时函数，形参为nTime，当用这个形参乘以中断时间TINT就得出我们需要的延时时间，其中TINT我们已经设置好为10us。关于这个函数的具体调用看注释即可。
1 /**
2 * @brief us延时程序,10us为一个单位
3 * @param
4 * @arg nTime: Delay_us( 1 ) 则实现的延时为 1 * 10us = 10us
5 * @retval 无
6 */
7 void Delay_us(__IO u32 nTime)
8 {
9 TimingDelay = nTime;
10
11 while (TimingDelay != 0);
12 }
函数Delay_us()中我们等待TimingDelay为0，当TimingDelay为0的时候表示延时时间到。变量TimingDelay在中断函数中递减，即SysTick每进一次中断即10us的时间TimingDelay递减一次。
SysTick中断服务函数
1 void SysTick_Handler(void)
2 {
3 TimingDelay_Decrement();
4 }
中断复位函数调用了另外一个函数TimingDelay_Decrement()，原型如下：
1 /**
2 * @brief 获取节拍程序
3 * @param 无
4 * @retval 无
5 * @attention 在 SysTick 中断函数 SysTick_Handler()调用
6 */
7 void TimingDelay_Decrement(void)
8 {
9 if (TimingDelay != 0x00) {
10 TimingDelay--;
11 }
12 }
TimingDelay的值等于延时函数中传进去的nTime的值，比如nTime=100000，则延时的时间等于100000*10us=1s。
主函数
1 int main(void)
2 {
3 /* 系统时钟初始化成216 MHz */
4 SystemClock_Config();
5 /* LED 端口初始化 */
6 LED_GPIO_Config();
7 /* 配置SysTick 为10us中断一次,
8 时间到后触发定时中断，
9 *进入stm32f7xx_it.
10 c文件的SysTick_Handler处理，通过数中断次数计时
11 */
12 SysTick_Init();
13
14 while (1) {
15
16 LED_RED;
17 Delay_us(100000); // 10000 * 10us = 1000ms
18
19 LED_GREEN;
20 Delay_us(100000); // 10000 * 10us = 1000ms
21
22 LED_BLUE;
23 Delay_us(100000); // 10000 * 10us = 1000ms
24
25 }
26 }
主函数中初始化了LED和SysTick，然后在一个while循环中以1s的频率让LED闪烁。