• stm32 systick分析


    本文转自他人帖子:http://www.51hei.com/bbs/dpj-31803-1.html

    什么是SYSTICK:

    这是一个24位的系统节拍定时器system tick timer,SysTick,具有自动重载和溢出中断功能,所有基于Cortex_M3处理器微控制器都可以由这个定时器获得一定的时间间隔。
    作用:
    在单任务引用程序中,因为其架构就决定了它执行任务的串行性,这就引出一个问题:当某个任务出现问题时,就会牵连到后续的任务,进而导致整个系统崩溃。要解决这个问题,可以使用实时操作系统(RTOS).
    因为RTOS以并行的架构处理任务,单一任务的崩溃并不会牵连到整个系统。这样用户出于可靠性的考虑可能就会基于RTOS来设计自己的应用程序。这样SYSTICK存在的意义就是提供必要的时钟节拍,为RTOS的任务调度提供一个有节奏的“心跳”。
    微控制器的定时器资源一般比较丰富,比如STM32存在8个定时器,为啥还要再提供一个SYSTICK?原因就是所有基于ARM Cortex_M3内核的控制器都带有SysTick定时器,这样就方便了程序在不同的器件之间的移植。而使用RTOS的第一项工作往往就是将其移植到开发人员的硬件平台上,由于SYSTICK的存在无疑降低了移植的难度。
      SysTick定时器除了能服务于操作系统之外,还能用于其它目的:如作为一个闹铃,用于测量时间等。
    要注意的是,当处理器在调试期间被喊停(halt)时,则SysTick定时器亦将暂停运作。
    时钟的选择:
    用户可以在位于Cortex_M3处理器系统控制单元中的系统节拍定时器控制和状态寄存器(SysTick control and status register ,SCSR)选择systick 时钟源。如将SCSR中的CLKSOURCE位置位,SysTick会在CPU频率下运行;而将CLKSOUCE位清除则SysTick会以CPU主频的1/8频率运行。
    3.5版本的库函数与以往的有所区别
    不存在stm32f10x_systick.c文件,故原来的一些函数也不存在,比如SysTick_SetReload(u32 reload);SysTick_ITConfig(FunctionalState NewState);等
    在3.5版本的库函数中与systick相关的函数只有两个
    第一个,SysTick_Config(uint32_t ticks),在core_cm3.h头文件中进行定义的。
    第二个,void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource),在misc.c文件中定义的。
    SysTick_Config(uint32_t ticks),在core_cm3.h
    主要的作用:
    1、初始化systick
    2、打开systick
    3、打开systick的中断并设置优先级
    4、返回一个0代表成功或1代表失败
    注意:
    Uint32_t ticks  即为重装值,
    这个函数默认使用的时钟源是AHB,即不分频。
    要想分频,调用void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource),
    但是要注意函数调用的次序,先SysTick_Config(uint32_t ticks),
    后SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)





    函数说明:
    /**
    * @brief  Initialize and start the SysTick counter and its interrupt.
    *
    * @param   ticks   number of ticks between two interrupts
    * @return  1 = failed, 0 = successful
    *
    * Initialise the system tick timer and its interrupt and start the
    * system tick timer / counter in free running mode to generate
    * periodical interrupts.
    */
    static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
    {
      if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)  return (1);            
      /* Reload value impossible */重装载值必须小于0XFF FFFF,为什么,这是一个24位的递减计数器。
      SysTick->LOAD  = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;
         /* set reload register */设置重装载值,SysTick_LOAD_RELOAD_Msk定义见后面
      NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);
    /* set Priority for Cortex-M0 System Interrupts */
      SysTick->VAL   = 0;
      /* Load the SysTick Counter Value */
      SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
                       SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   |
                       SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                  
    /* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */
      return (0);
      /* Function successful */
    }
    #endif
    与systick相关的寄存器定义
    /** @addtogroup CMSIS_CM3_SysTick CMSIS CM3 SysTick
      memory mapped structure for SysTick
      @{
    */
    typedef struct
    {
      __IO uint32_t CTRL; /*!< Offset: 0x00  SysTick Control and Status Register */
      __IO uint32_t LOAD; /*!< Offset: 0x04  SysTick Reload Value Register       */
      __IO uint32_t VAL; /*!< Offset: 0x08  SysTick Current Value Register      */
      __I  uint32_t CALIB; /*!< Offset: 0x0C  SysTick Calibration Register        */
    } SysTick_Type;
    与systick寄存器相关的寄存器及位的定义
    /* SysTick Control / Status Register Definitions */控制/状态寄存器

    #define  SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Pos  16      /*!< SysTick CTRL: COUNTFLAG Position */

    #define SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk         (1ul << SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Pos)         
    /*!< SysTick CTRL: COUNTFLAG Mask */ 溢出标志位
    #define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos   2       /*!< SysTick CTRL: CLKSOURCE Position */
    #define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk         (1ul << SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos)  
    /*!< SysTick CTRL: CLKSOURCE Mask */时钟源选择位,0=外部时钟;1=内核时钟
    #define SysTick_CTRL_TICKINT_Pos      1        /*!< SysTick CTRL: TICKINT Position */
    #define SysTick_CTRL_TICKINT_Msk           (1ul << SysTick_CTRL_TICKINT_Pos)         
    /*!< SysTick CTRL: TICKINT Mask */异常请求位
    #define SysTick_CTRL_ENABLE_Pos             0       /*!< SysTick CTRL: ENABLE Position */
    #define SysTick_CTRL_ENABLE_Msk            (1ul << SysTick_CTRL_ENABLE_Pos)               
    /*!< SysTick CTRL: ENABLE Mask */使能位
    /* SysTick Reload Register Definitions */
    #define SysTick_LOAD_RELOAD_Pos             0    /*!< SysTick LOAD: RELOAD Position */
    #define SysTick_LOAD_RELOAD_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_LOAD_RELOAD_Pos)        
    /*!< SysTick LOAD: RELOAD Mask */
    /* SysTick Current Register Definitions */
    #define SysTick_VAL_CURRENT_Pos             0       /*!< SysTick VAL: CURRENT Position */
    #define SysTick_VAL_CURRENT_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_VAL_CURRENT_Pos)        
    /*!< SysTick VAL: CURRENT Mask */
    /* SysTick Calibration Register Definitions */
    #define SysTick_CALIB_NOREF_Pos            31      /*!< SysTick CALIB: NOREF Position */
    #define SysTick_CALIB_NOREF_Msk            (1ul << SysTick_CALIB_NOREF_Pos)              
    /*!< SysTick CALIB: NOREF Mask */
    #define SysTick_CALIB_SKEW_Pos             30       /*!< SysTick CALIB: SKEW Position */
    #define SysTick_CALIB_SKEW_Msk             (1ul << SysTick_CALIB_SKEW_Pos)               
    /*!< SysTick CALIB: SKEW Mask */
    #define SysTick_CALIB_TENMS_Pos             0       /*!< SysTick CALIB: TENMS Position */
    #define SysTick_CALIB_TENMS_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_VAL_CURRENT_Pos)        /*!< SysTick CALIB: TENMS Mask */
    /*@}*/ /* end of group CMSIS_CM3_SysTick */
    与systick相关的寄存器的说明





    void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)
    作用:
    选择systick的时钟源,AHB时钟或AHB的8分频
    默认使用的是AHB时钟,即72MHz
    函数说明:
    /**
      * @brief  Configures the SysTick clock source.
      * @param  SysTick_CLKSource: specifies the SysTick clock source.
      *   This parameter can be one of the following values:
      *     @arg SysTick_CLKSource_HCLK_Div8: AHB clock divided by 8 selected as SysTick clock source.
      *     @arg SysTick_CLKSource_HCLK: AHB clock selected as SysTick clock source.
      * @retval None
      */
    void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)
    {
      /* Check the parameters */
      assert_param(IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SysTick_CLKSource));
      if (SysTick_CLKSource == SysTick_CLKSource_HCLK)
      {
        SysTick->CTRL |= SysTick_CLKSource_HCLK;
      }
      else
      {
        SysTick->CTRL &= SysTick_CLKSource_HCLK_Div8;
      }
    }



    Systick时钟源的定义:
    /** @defgroup SysTick_clock_source
      * @{
      */
    #define SysTick_CLKSource_HCLK_Div8    ((uint32_t)0xFFFFFFFB)//将控制状态寄存器的第二位置0,即用外部时钟
    #define SysTick_CLKSource_HCLK         ((uint32_t)0x00000004)//将控制状态寄存器的第二位置1,即用内核时钟
    #define IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SOURCE) (((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK) ||
                                           ((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK_Div8))
    Systick定时时间的设定:
    重装载值=systick 时钟频率(Hz)X想要的定时时间(S)
    如:时钟频率为:AHB的8分频;AHB=72MHz那么systick的时钟频率为72/8MHz=9MHz;要定时1秒,则
    重装载值=9000000X1=9000000;
    定时10毫秒
    重状态值=9000000X0.01=90000
    Systick的中断处理函数,
    在startup_stm32f10x_hd.s启动文件中有定义。
    DCD     SysTick_Handler            ; SysTick Handler
    根据需要直接编写中断处理函数即可:
    Void SysTick_Handler (void)
    { ;}
    注意:
    如果在工程中,加入了stm32f10x_it.c,而又在主函数中编写中断函数,则会报错。
    因为在stm32f10x_it.c文件中,也有这个中断函数的声明,只是内容是空的。
    /**
      * @brief  This function handles SysTick Handler.
      * @param  None
      * @retval None
      */
    void SysTick_Handler(void)
    {
    }
    中断优先级的修改
    在调用SysTick_Config(uint32_t ticks)之后,调用 void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)。这个函数在core_cm3.h头文件中。
    具体内容如下:
    /**
    * @brief  Set the priority for an interrupt
    *
    * @param  IRQn      The number of the interrupt for set priority
    * @param  priority  The priority to set
    *
    * Set the priority for the specified interrupt. The interrupt
    * number can be positive to specify an external (device specific)
    * interrupt, or negative to specify an internal (core) interrupt.
    *
    * Note: The priority cannot be set for every core interrupt.
    */





    static __INLINE void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)
    {
      if(IRQn < 0) {
        SCB->SHP[((uint32_t)(IRQn) & 0xF)-4] = ((priority << (8 - __NVIC_PRIO_BITS)) & 0xff); } /* set Priority for Cortex-M3 System Interrupts */
      else {
        NVIC->IP[(uint32_t)(IRQn)] = ((priority << (8 - __NVIC_PRIO_BITS)) & 0xff);    }        /* set Priority for device specific Interrupts  */
    }



    下面以一个实例来说明:
    利用systick来实现以1秒的时间间隔,闪亮一个LED指示灯,指示灯接在GPIOA.8,低电平点亮。
    #include "stm32f10x.h"
    //函数声明
    void GPIO_Configuration(void);//设置GPIOA.8端口
    u32 t;//定义一个全局变量
    int main(void)
    {
    // SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);
           SysTick_Config(9000000);
           SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);
           GPIO_Configuration();
           while(1);      
    }
    //GPIOA.8设置函数
    void GPIO_Configuration(void)
    {
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;//定义一个端口初始化结构体
           RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//打开GPIOA口时钟
           GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//设置为推挽输出
           GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//设置输出频率50M
           GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;//指定第8脚
           GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//初始化GPIOA.8      
           GPIO_SetBits( GPIOA,  GPIO_Pin_8);//置高GPIOA.8,关闭LED
    }
    //systick中断函数
    void SysTick_Handler(void)
    {
    t++;
           if(t>=1)
           {
                  if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8)==1)
                  {GPIO_ResetBits( GPIOA, GPIO_Pin_8);}      
           }
           if(t>=2)
           {
                  if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8)==0)
                         {GPIO_SetBits( GPIOA, GPIO_Pin_8);}
                         t=0;
           }
    }
    模拟后的结果
    1、8分频后结果






    2、直接调用SysTick_Config(9000000);即不分频的结果,间隔为1/8=0.125s



    总结:
    1、要使用systick定时器,只需调用SysTick_Config(uint32_t ticks)函数即可,
       自动完成了,重装载值的装载,时钟源选择,计数寄存器复位,中断优先级的设置(最低),开中断,开始计数的工作。
    2、要修改时钟源调用SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)。
    3、要修改中断优先级调用
         void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)
    应用说明:
    1、因systick是一个24位的定时器,故重装值最大值为2的24次方=16 777 215,
       要注意不要超出这个值。
    2、systick是cortex_m3的标配,不是外设。故不需要在RCC寄存器组打开他的时钟
    3、每次systick溢出后会置位计数标志位和中断标志位,计数标志位在计数器重装载后被清除,而中断标志位也会随着中断服务程序的响应被清除,所以这两个标志位都不需要手动清除。
    4、采用使用库函数的方法,只能采用中断的方法响应定时器计时时间到,如要采用查询的方法,那只能采用设置systick的寄存器的方法,具体操作以后再做分析。
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