代码收藏家 STM32中SysTick定时器与FreeRTOS系统节拍的使用方法
目录
一、SysTick定时器
1、SysTick寄存器介绍
（1）控制及状态寄存器
（2）重装载数值寄存器
（3）当前数值寄存器
2、SysTick寄存器配置函数
二、FreeRTOS中的SysTick定时器
1、SysTick配置函数及分析
2、SysTick中断函数
三、其他操作配置FreeRTOS的SysTick
1、找到头文件 FreeRTOSConfig.h 有如下定义。
2、搜索 configTICK_RATE_HZ，在port.c中。
3、搜索 portNVIC_SYSTICK_CTRL_REG，在port.c中。
4、下面证明地址是不是SYSTICK的配置地址。
5、跳转到 SysTick 定义处。
一、SysTick定时器
SysTick系统定时器是属于内核中的一个外设，内嵌在NVIC中。该定时器是一个24位的向下递减的计数器。在裸机编程中常用做延时函数，而在FreeRTOS中则用来给系统提供时钟的，因此非常重要。
1、SysTick寄存器介绍
SysTick共有4个相关寄存器，通常只用到3个(校准寄存器少用)。
| 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 |
（1）控制及状态寄存器
可通过读取第16位判断计数是否到0。
（2）重装载数值寄存器
用来存放重装载数的，改变该值以调节计数时间。数值范围：0—（2^24-1）即（0-16777215）。
（3）当前数值寄存器
该寄存器的值在递减，计数到0时会自动重载，数值为重装载数值寄存器内的值。
2、SysTick寄存器配置函数
在库文件core_cm4.h (M4内核)中有相关配置函数，也可以重写。
__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks) /*参数ticks为计数值,最大2^24(已有减1操作)*/
{
if ((ticks - 1) > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) return (1);/*判断传入的值是否满足，不能超过0xffffff*/
SysTick->LOAD = ticks - 1; /*将数值传入重装载数值寄存器*/
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1); /*设置Systick中断优先级*/
SysTick->VAL = 0; /*清空当前值寄存器*/
SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |
SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
/* SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk = 1<<2 */
/* SysTick_CTRL_TICKINT_Msk = 1<<1 */
/* SysTick_CTRL_ENABLE_Msk = 1<<0 */
/*将第0、1、2位置1，即使能定时器，使能中断，选择系统时钟（168M或72M）*/
return (0);
}二、FreeRTOS中的SysTick定时器
在FreeRTOS中SysTick定时器尤为重要，因为它是给FreeRTOS系统提供时钟的。在FreeRTOS中任务的切换即每个任务运行的时间是由SysTick定时器提供的。
1、SysTick配置函数及分析
在FreeRTOS中已经提供了SysTick配置的函数vPortSetupTimerInterrupt()，函数在port.c文件中。当调用了开启任务调度函数vTaskStartScheduler()后里面就会调用该函数完成SysTick的配置。vPortSetupTimerInterrupt()函数分析：
#if ( configOVERRIDE_DEFAULT_TICK_CONFIGURATION == 0 ) /*条件编译*/
__weak void vPortSetupTimerInterrupt( void )
{
/* Calculate the constants required to configure the tick interrupt. */
#if ( configUSE_TICKLESS_IDLE == 1 ) /*条件编译，这段不编译*/
{
ulTimerCountsForOneTick = ( configSYSTICK_CLOCK_HZ / configTICK_RATE_HZ );
xMaximumPossibleSuppressedTicks = portMAX_24_BIT_NUMBER / ulTimerCountsForOneTick;
ulStoppedTimerCompensation = portMISSED_COUNTS_FACTOR / ( configCPU_CLOCK_HZ / configSYSTICK_CLOCK_HZ );
}
#endif /* configUSE_TICKLESS_IDLE */
portNVIC_SYSTICK_CTRL_REG = 0UL; /*清空控制及状态寄存器*/
portNVIC_SYSTICK_CURRENT_VALUE_REG = 0UL; /*清空当前值寄存器*/
/*设置重装载数值寄存器数值*/
/*168000000/1000= 168000重装载值，168000/168M=0.001S=1MS*/
portNVIC_SYSTICK_LOAD_REG = ( configSYSTICK_CLOCK_HZ / configTICK_RATE_HZ ) - 1UL;
/*设置控制及状态寄存器*/
portNVIC_SYSTICK_CTRL_REG = ( portNVIC_SYSTICK_CLK_BIT | portNVIC_SYSTICK_INT_BIT | portNVIC_SYSTICK_ENABLE_BIT );
/*( 1UL << 2UL ) | ( 1UL << 1UL ) | ( 1UL << 0UL ) */
/*选择处理器时钟、开定时器中断、使能定时器*/
}
#endif /* configOVERRIDE_DEFAULT_TICK_CONFIGURATION */
2、SysTick中断函数
在SysTick中断函数中并不是直接执行任务切换，而是将xTickCount进行加1操作，xTickCount是FreeRTOS的系统时钟节拍数，具体实现函数则是xTaskIncrementTick()，该函数在中断函数中被调用。中断函数的实现在port.c文件中也有定义：xPortSysTickHandler()，因此在SysTick中断函数中直接调用该函数即可。
void SysTick_Handler(void)
{
if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED) //系统已经运行
{
xPortSysTickHandler(); //调用port.c中已写好的中断函数
}
}
三、其他操作配置FreeRTOS的SysTick
1、找到头文件 FreeRTOSConfig.h 有如下定义。
#define configCPU_CLOCK_HZ ((unsigned long)168000000) //CPU频率
#define configTICK_RATE_HZ (( portTickType )1000) //时钟节拍频率，这里设置为1000，周期就是1ms
2、搜索 configTICK_RATE_HZ，在port.c中。
portNVIC_SYSTICK_LOAD_REG = ( configSYSTICK_CLOCK_HZ / configTICK_RATE_HZ ) - 1UL;
portNVIC_SYSTICK_CTRL_REG = ( portNVIC_SYSTICK_CLK_BIT | portNVIC_SYSTICK_INT_BIT | portNVIC_SYSTICK_ENABLE_BIT );
3、搜索 portNVIC_SYSTICK_CTRL_REG，在port.c中。
#define portNVIC_SYSTICK_CTRL_REG ( * ( ( volatile uint32_t * ) 0xe000e010 ) )
#define portNVIC_SYSTICK_LOAD_REG ( * ( ( volatile uint32_t * ) 0xe000e014 ) )
4、下面证明地址是不是SYSTICK的配置地址。
STM32库函数中core_cm4.h中配置systick函数为 uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
SysTick->LOAD = (uint32_t)(ticks - 1UL); /* set reload register */
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL); /* set Priority for Systick Interrupt */
SysTick->VAL = 0UL; /* 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 (0UL); /* Function successful 5、跳转到 SysTick 定义处。
#define SCS_BASE (0xE000E000UL) /*!< System Control Space Base Address */
#define ITM_BASE (0xE0000000UL) /*!< ITM Base Address */
#define DWT_BASE (0xE0001000UL) /*!< DWT Base Address */
#define TPI_BASE (0xE0040000UL) /*!< TPI Base Address */
#define CoreDebug_BASE (0xE000EDF0UL) /*!< Core Debug Base Address */
#define SysTick_BASE (SCS_BASE + 0x0010UL) /*!< SysTick Base Address */
#define NVIC_BASE (SCS_BASE + 0x0100UL) /*!< NVIC Base Address */
#define SCB_BASE (SCS_BASE + 0x0D00UL) /*!< System Control Block Base Address */
#define SCnSCB ((SCnSCB_Type *) SCS_BASE ) /*!< System control Register not in SCB */
#define SCB ((SCB_Type *) SCB_BASE ) /*!< SCB configuration struct */
#define SysTick ((SysTick_Type *) SysTick_BASE ) /*!< SysTick configuration struct */
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