第16章

SysTick——系統(tǒng)定時(shí)器

本章參考資料

《DEFINITIVE GUIDE TO ARM CORTEX-M23 AND CORTEX-M33 PROCESSORS》-11.2章節(jié)SysTick Timer，《Cortex-M3內(nèi)核編程手冊》-4.5章節(jié)SysTick Timer（STK），和4.48章節(jié)SHPRx，這個(gè)章節(jié)有SysTick的簡介和寄存器的詳細(xì)描述。因?yàn)镾ysTick是屬于CORTEX-M33內(nèi)核的外設(shè)，有關(guān)寄存器的定義和部分庫函數(shù)都在core_cm33.h這個(gè)頭文件中實(shí)現(xiàn)。所以學(xué)習(xí)SysTick的時(shí)候可以參考這兩個(gè)資料，一個(gè)是文檔，一個(gè)是源碼。

16.1

SysTick系統(tǒng)滴答定時(shí)器簡介

SysTick—系統(tǒng)定時(shí)器是屬于CM33內(nèi)核中的一個(gè)外設(shè)，內(nèi)嵌在NVIC中。系統(tǒng)定時(shí)器是一個(gè)24bit的向下遞減的計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器每計(jì)數(shù)一次的時(shí)間為 1/SYSCLK，一般我們設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK等于 200MHz。當(dāng)重裝載數(shù)值寄存器的值遞減到0的時(shí)候，系統(tǒng)定時(shí)器就產(chǎn)生一次中斷，以此循環(huán)往復(fù)。

因?yàn)镾ysTick是屬于CM33內(nèi)核的外設(shè)，所以所有基于CM33內(nèi)核的單片機(jī)都具有這個(gè)系統(tǒng)定時(shí)器，使得軟件在CM33單片機(jī)中可以很容易的移植。系統(tǒng)定時(shí)器一般用于操作系統(tǒng)，用于產(chǎn)生時(shí)基，維持操作系統(tǒng)的心跳。

16.2

SysTick寄存器介紹

SysTick—系統(tǒng)定時(shí)器有4個(gè)寄存器，簡要介紹如下。在使用SysTick產(chǎn)生定時(shí)的時(shí)候，只需要配置前三個(gè)寄存器，最后一個(gè)校準(zhǔn)寄存器不需要使用。

表1：表17?1 SysTick寄存器匯總

表2：表17?2 SysTick控制及狀態(tài)寄存器

表3：表17?3 SysTick重裝載數(shù)值寄存器

表4：表17?4 SysTick當(dāng)前數(shù)值寄存器

表5：表17?5 SysTick校準(zhǔn)數(shù)值寄存器

系統(tǒng)定時(shí)器的校準(zhǔn)數(shù)值寄存器在定時(shí)實(shí)驗(yàn)中不需要用到。本章不會(huì)詳細(xì)講解該寄存器，感興趣的讀者可自行研究。

16.3

使用SysTick定時(shí)實(shí)驗(yàn)

利用SysTick產(chǎn)生1s的時(shí)基，LED以1s的頻率閃爍。

16.3.1

硬件設(shè)計(jì)

SysTick屬于單片機(jī)內(nèi)部的外設(shè)，不需要額外的硬件電路，剩下的只需一個(gè)LED燈即可。

16.3.2

軟件設(shè)計(jì)

這里只講解核心的部分代碼，有些變量的設(shè)置，頭文件的包含等并沒有涉及到，完整的代碼請(qǐng)參考本章配套的工程。我們創(chuàng)建了兩個(gè)文件:bsp_SysTick.c和bsp_SysTick.h文件用來存放 SysTick驅(qū)動(dòng)程序，中斷服務(wù)函數(shù)及相關(guān)宏定義。

16.3.2.1

編程要點(diǎn)

設(shè)置重加載寄存器的值

清除當(dāng)前數(shù)值寄存器的值

配置控制與狀態(tài)寄存器

16.3.2.2

代碼分析

SysTick屬于內(nèi)核的外設(shè)，有關(guān)的寄存器定義和庫函數(shù)都在內(nèi)核相關(guān)的庫文件core_cm33.h中。

16.3.2.2.1SysTick配置庫函

列表1：代碼清單17?1 SysTick配置庫函數(shù)

左右滑動(dòng)查看完整內(nèi)容

__STATIC_INLINEuint32_tSysTick_Config(uint32_tticks)
{
// 不可能的重加載值，超出范圍
if((ticks -1UL) > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) {
return(1UL);
}


// 設(shè)置重加載寄存器
SysTick->LOAD = (uint32_t)(ticks -1UL);


// 設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)
NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, (1UL<< __NVIC_PRIO_BITS) -?1UL);


// 設(shè)置當(dāng)前數(shù)值寄存器
SysTick->VAL =0UL;


// 設(shè)置系統(tǒng)定時(shí)器的時(shí)鐘源為 ICLK=200M
// 使能系統(tǒng)定時(shí)器中斷
// 使能定時(shí)器
SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |
SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
return(0UL);
}

用固件庫編程的時(shí)候我們只需要調(diào)用庫函數(shù) SysTick_Config()即可，形參ticks用來設(shè)置重加載寄存器的值，最大不能超過重加載寄存器的值224，當(dāng)重加載寄存器的值遞減到0的時(shí)候產(chǎn)生中斷，然后重加載寄存器的值又重新被裝載并再次遞減計(jì)數(shù)，以此循環(huán)往復(fù)。緊隨其后設(shè)置好中斷優(yōu)先級(jí)，最后配置系統(tǒng)定時(shí)器的時(shí)鐘等于ICLK=200M，使能定時(shí)器和定時(shí)器中斷，這樣系統(tǒng)定時(shí)器就配置好了，一個(gè)庫函數(shù)搞定。

SysTick_Config()庫函數(shù)主要配置了SysTick中的三個(gè)寄存器：LOAD、VAL和CTRL，有關(guān)具體

的部分看代碼注釋即可。

16.3.2.2.2配置SysTick中斷優(yōu)先級(jí)

SysTick_Config()庫函數(shù)主要配置了SysTick中的三個(gè)寄存器：LOAD、VAL和CTRL，有關(guān)具體的部分看代碼注釋即可。其中還調(diào)用了函數(shù)庫函數(shù) NVIC_SetPriority()來配置系統(tǒng)定時(shí)器的中斷優(yōu)先級(jí)，該庫函數(shù)也在core_cm33.h中定義，原型如下：

列表2：代碼清單17?2 NVIC中斷優(yōu)先級(jí)配置函數(shù)

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__STATIC_INLINEvoid__NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn,uint32_tpriority)
{
if((int32_t)(IRQn) >=0)
{
NVIC->IPR[((uint32_t)IRQn)] = (uint8_t)((priority << (8U?- __NVIC_
→PRIO_BITS)) & (uint32_t)0xFFUL);
}
else
{
SCB->SHPR[(((uint32_t)IRQn) &0xFUL)-4UL] = (uint8_t)((priority <