STM32教程（四）：Systick标准库函数详解

前言

上一篇文章已经介绍了如何用外部中断的方式进行点灯，实现了点灯的第三种方式。这篇文章我们来介绍一下如何用STM32单片机中的Systick嘀嗒定时器来控制LED灯的交替闪烁以及如何使用系统滴答定时器实现精准的 ms 和 μs 延时。

一、实验原理

1.Systick的定义

Systick定时器是一个24bit的倒计数（向下计数）定时器，功能就是实现简单的延时。当计数到 0 时，将从RELOAD 寄存器中自动重装载定时初值。只要不把它在SysTick 控制及状态寄存器中的使能位清除，就永不停息，即使在睡眠模式下也能工作。SysTick定时器被捆绑在NVIC中，用于产生SYSTICK异常。

例如：计数初值为10，经过一个时钟周期后，计数值减一，即9，8，7……1，0；计数至0后，又重新开始从10开始倒计数至0。可以借此做精准延时。

2.Systick的寄存器

SysTick包含四个寄存器，都是24位的寄存器。

Systick的四个寄存器：

CTRL SysTick 控制和状态寄存器（地址：0xE000_E010）

LOAD SysTick 自动重装载除值寄存器（地址：0xE000_E014）

VAL SysTick 当前值寄存器（地址：0xE000_E018）

CALIB SysTick 校准值寄存器（地址：0xE000_E01C）

2.1 Systick的寄存器构成

1.控制及状态寄存器（CTRL）

SysTick控制及状态寄存器（地址：0xE000_E010）

2.重装载数值寄存器（LOAD）

SysTick重装载数值寄存器（地址：0xE000_E014）

3.当前数值寄存器（VAL）

SysTick当前数值寄存器（地址：0xE000_E018）

4.校准数值寄存器（CALIB）

SysTick校准数值寄存器（地址：0xE000_E01C）

二、实验步骤

1.Systick初始化

首先是对Systick的初始化，SystemCoreClock是对系统时钟源的宏定义，然后选择中断频率。进行时钟情况判定，若系统时钟正常，那么就先关闭嘀嗒定时器，等待延时后再开启；若系统时钟异常，那么直接进入while循环，起到一个捕获异常的作用。

void SysTick_Init(void)
{
	/* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
	 * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
	 */
	if (SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000000))
	{ 
		/* Capture error */ 
		while (1);
	}
	/* 关闭系统滴答定时器：初始化先不用开启，等需要延时时才开启定时器  */
	SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

2.Systick_Config配置

SysTick_Config的参数，其实就是一个时钟次数，叫systick重装定时器的值。若已知预装载值和时钟频率，那么可以求出进入一次中断的时间，例如

（SystemCoreClock / 1000U）/ （SystemCoreClock）s

就是说进入一次中断，也就是1ms进入一次，我们还可以修改其中的Systic寄存器配置，达到我们自己想要的效果。

static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{ 
  if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)  return (1);            /* Reload value impossible */
                                                               
  SysTick->LOAD  = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;      /* set reload register */
  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 */
}

3.Systick中断

首先是是得有一个节拍程序，实质上就是TimingDelay的自减。

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

但到这里我们的中断配置还没结束！！重点！！易踩坑！！

我们还需要在stm32f10x_it.c的文件里面的中断服务函数 SysTick_Handler()里加上我们的节拍程序，大概在134行，记得加上头文件，例如：

#include "bsp/systick/bsp_SysTick.h"
void SysTick_Handler(void)
{
	TimingDelay_Decrement();
}

4.延时函数

其中nTime代表要延时的微秒数，并通过上述的TimingDelay_Decrement()函数进行自减直至到0，停止延时。

void Delay_us(__IO u32 nTime)
{ 
	TimingDelay = nTime;
	/* 使能滴答定时器 */ 
	SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
	while(TimingDelay != 0);
  /* 关闭系统滴答定时器 */
	SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

三、实操代码

程序分为3个文件：bsp_SysTick.c、bsp_SysTick.h、main.c

1.bsp_SysTick.c

/* 包含头文件 ----------------------------------------------------------------*/
#include "bsp/systick/bsp_SysTick.h"

static __IO u32 TimingDelay;
/**
  * 函数功能: 初始化配置系统滴答定时器 SysTick
  * 输入参数: 无
  * 返 回 值: 无
  * 说    明：无
  */
void SysTick_Init(void)
{
    /* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
     * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
     */
    if (SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000000))
    { 
        /* Capture error */ 
        while (1);
    }
    /* 关闭系统滴答定时器：初始化先不用开启，等需要延时时才开启定时器  */
    SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

/**
  * 函数功能: us延时程序
  * 输入参数: nTime：延时时间
  * 返 回 值: 无
  * 说    明：无
  */
void Delay_us(__IO u32 nTime)
{ 
    TimingDelay = nTime;    

    /* 使能滴答定时器 */ 
    SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

    while(TimingDelay != 0);
  
  /* 关闭系统滴答定时器 */
    SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}


/**
  * 函数功能: 节拍程序
  * 输入参数: 无
  * 返 回 值: 无
  * 说    明：需要在 SysTick 中断函数 SysTick_Handler()调用
  */
void TimingDelay_Decrement(void)
{
    if (TimingDelay != 0x00)
    { 
        TimingDelay--;
    }
}

2.bbsp_SysTick.h

#ifndef __BSP_SYSTICK_H__
#define __BSP_SYSTICK_H__

/* 包含头文件 ----------------------------------------------------------------*/
#include <stm32f10x.h>

/* 类型定义 ------------------------------------------------------------------*/
/* 宏定义 --------------------------------------------------------------------*/
#define Delay_ms(x) Delay_us(1000*x)	 //单位ms

/* 扩展变量 ------------------------------------------------------------------*/
/* 函数声明 ------------------------------------------------------------------*/
void SysTick_Init(void);
void TimingDelay_Decrement(void);
void Delay_us(__IO u32 nTime);

#endif /* __BSP_SYSTICK_H__ */

3.main.c


/* 包含头文件 ----------------------------------------------------------------*/
#include "stm32f10x.h"
#include "bsp/led/bsp_led.h"
#include "bsp/key/bsp_key.h"
#include "bsp/delay/delay.h"
#include "bsp/systick/bsp_SysTick.h"

/* 函数体 --------------------------------------------------------------------*/
static uint16_t timecount;
/**
  * 函数功能: 主函数.
  * 输入参数: 无
  * 返 回 值: 无
  * 说    明: 无
  */
int main(void)
{
	LED_GPIO_Init();
 /* 初始化系统滴答定时器 */  
  SysTick_Init();
  
  /* 清零时间计数 */ 
  timecount=0;
  while (1)
  {
   /* 延时10ms */
    Delay_ms(10);
    
    /* 每10ms计数值增加1 */     
    timecount++;
    /* 计数到50,延时时间为500ms */
    if(timecount==50)
    {
      LED1_ON;
      LED2_OFF;
	  LED3_OFF;
    }
    /* 计数到100,延时时间为1s */
	 if(timecount==100)
    {
      LED1_OFF;
	  LED2_ON;
	  LED3_OFF;
    }
    /* 计数到150,延时时间为1.5s */
    if(timecount==150)
    {
      LED1_OFF;
      LED2_OFF;
	  LED3_ON;
	  /* 清零时间计数 */
	  timecount=0;
    }  

  }
}