【零基础学习STM32】第五讲：SYSTICK定时器实验——定时点亮LED

本帖最后由 kkhkbb 于 2018-3-7 14:32 编辑

一、概述

1、时钟系统简介

（1）STM32时钟源分以下五类：

高速内部时钟（HSI）：RC振荡器，精度不高。
高速外部时钟（HSE）：可接石英/陶瓷谐振器或者接外部时钟源。
低速内部时钟（LSI）：RC振荡器，提供低功耗时钟。应用如WDG。
低速外部时钟（LSE）：接外部低频率石英晶体。应用如RTC。
常闭不带复位：锁相环倍环输出（PLL）：其时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或者HSE/2。倍频倍数可调，但是其最大输出频率受限数值因芯片型号而异。

（2）系统时钟SYSCLK可来源于：HSI振荡器时钟、HSE振荡器时钟、PLL时钟。

2、SYtiCK简介

在STM32中，SysTick是内核CM4中的一个24位的递减计数器，也称系统嘀答定时器。SysTick的最大使命，就是定期地产生异常请求，作为系统的时基。操作系统需要这种“滴答”来推动任务和时间的管理。

SysTick在设定初值并开启后，每经一个系统时钟周期，计数值减1，计数到0时，将从重载寄存器中自动重新装载定时初值并继续计数，同时内部的COUNTFLAG标志位置1，触发中断(中断允许情况下),中断响应属于NVIC异常，异常号为15，Systick中断优先级可设置。

3、SYTICK寄存器控制

STM32内部有4个寄存器控制SysTick定时器。分别为：控制寄存器STK_CSR、重载寄存器STK_LOAD、当前值寄存器STK_VAL和校准值寄存器STK_CALRB。下面分别对这4个寄存器做详细介绍。

（1）控制寄存器STK_CSR（地址：0xE000E010）

控制寄存器STK_CSR中有4个bit具有意义，其内容如图4_0、表4_0所示：

图4_0 控制寄存器STK_CSR的格式

ENABLE（位0）	Systick使能位。 0：关闭Systick功能； 1：开启Systick功能。
TICKINT（位1）	Systick中断使能位。 0：关闭Systick中断； 1：开启Systick中断，systick倒数到零时产生systick异常中断。
CLKSOURCE（位2）	Systick时钟源选择位。 0：使用HCLK/8作为Systick时钟（外部时钟）； 1：使用HCLK作为Systick时钟（内核时钟）。
COUNTFLAG（位16）	Systick计数比较标志，如果在上次读取本寄存器后，SysTick已经数到了0，则该位为1。如果读取该位，该位将自动清零。

表4_0 控制寄存器STK_CSR的格式

图4_1 重载寄存器STK_LOAD的格式

重载寄存器STK_LOAD为24位的寄存器（0：23有效），最大计数0xFFFFFF。SysTick定时器递减至0时，重载寄存器中的值就会被重新装载，继续开始递减计数。

（3）当前值寄存器STK_VAL（地址：0xE000E018）

图4_2 当前值寄存器STK_VAL的格式

当前值寄存器STK_VAL为24位的寄存器，读取时返回当前计数的值，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。

（4）校准值寄存器STK_CALRB（地址：0xE000E01C）

图4_3 校准值值寄存器STK_CALRB的格式

NOREF	0：HCLK可用； 1：HCLK不可用。
SKEW	0：校准值是准确的10ms； 1：校准值不是准确的10ms。
TENMS	该值是10ms定时的重装值。其值取决于SKEW，它可以是精确的10ms，也可以是接近10ms的值。如果该值为0，则表示无法使用校准功能，这很可能是因为时钟是系统的一个未知输入或者时钟可以动态调节。

表4_1寄存器STK_CALRB的格式

二、实验原理
通过STM32的三个GPIO口驱动三色LED的三个通道；设定GPIO为推挽输出；采用灌电流的方式与LED连接，输出高电平LED灭，输出低电平LED亮。通过系统定时器实现1s定时，每秒变换一次LED颜色。

图4_4 驱动示意图

三、源代码

1.主函数

/*
* Name             : main
* Description       : ---
* Author             : ysloveivy.
*
* History
* --------------------
* Rev                : 0.00
* Date             : 11/21/2015
*
* create.
* --------------------
*/
int main(void)
{
      static int work_status = 0;
      led.initialize();
      systick.initialize();
      //每隔一秒三色灯进行交替循环闪烁
      while(1){
if(systick.second_flag == 1){ //每隔一秒标志位置1，执行一次
                     systick.second_flag = 0;
                     work_status += 1;
                     if(work_status > 2)work_status = 0;
            }
            switch (work_status){
                     case 0 :
                              LED_RED_ON;
                              LED_GREEN_OFF;
                              LED_BLUE_OFF;
                              break;

                     case 1 :
                              LED_RED_OFF;
                              LED_GREEN_ON;
                              LED_BLUE_OFF;
                              break;

                     case 2:
                              LED_RED_OFF;
                              LED_GREEN_OFF;
                              LED_BLUE_ON;
                              break;

                     default:

2.Systick初始化

以下是Systick初始化及中断设置函数，主要实现定标志位的时1s,改变一次标志位，使用LED显色状态变换一次。

/*
* Name             : initialize
* Description       : ---
* Author          : ysloveivy.
*
* History
* -------------------
* Rev             : 0.00
* Date             : 11/21/2015
*
* create.
* -------------------
*/
static int initialize(void)
{
      //定时1ms
      if(SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000)){
            while(1);
      }
      return 0;
}
/*
* Name             : SysTick_Handler
* Description       : ---
* Author          : ysloveivy.
* History
* -------------------
* Rev             : 0.00
* Date             : 11/21/2015
*
* create.
* -------------------
*/
void SysTick_Handler(void)
{
      static int counter = 0;

      if((counter ++ % 1000) == 0){ //每次中断counter自加1，判断是否整秒
            systick.second_flag = 1;
      }
}

3.小知识

在上面有两个重要的函数

1.SysTick_Confing(uint32_t ticks)

该函数的作用是初始化systick,时钟为HCLK（CM3一般为72M，CM4一般为168M），并开启中断。

__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
  if ((ticks - 1UL) > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)  //大于重载寄存器最大值0xFFFFFF
  {
return (1UL);                               //重新加载值不可能，返回错误
}
  SysTick->LOAD  = (uint32_t)(ticks - 1UL);    //计数范围0到ticks-1
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL);
//设置优先级
SysTick->VAL = 0UL;                            //当前值初始化为0
  //接下来设置控制寄存器，以位与的方式实现三个控制位的设置。
  SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk | //选择时钟源
                  SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |  //开启中断
                  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;    //使能定时器
  return (0UL);                                     //初始化成功返回
}

回头看看程序中的SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000)语句，该函数中的SystemCoreClock为时钟频率已在库函数中宏定义。如在iCore3双核心板ARM的HCLK为168M（每秒168M次计数），则程序中SystemCoreClock / 1000即意味每1ms中断一次。

2.void SysTick_Handler(void)