STM32F030 Nucleo-做个准确的延时SysTick

时间：2018-11-23 11:30:12

关键字： ARM stm32f030 操作系统

[导读]写过单片机程序的人都知道，软件延时是不准确的，当然，当在我们可接受的情况下，很多地方还是用软件延时的!但是在情况允许的条件下，我们还是希望延时越准确越好，这样可以保证我们Demo的一些精度或者时候准确

写过单片机程序的人都知道，软件延时是不准确的，当然，当在我们可接受的情况下，很多地方还是用软件延时的!但是在情况允许的条件下，我们还是希望延时越准确越好，这样可以保证我们Demo的一些精度或者时候准确性。

在所以的ST32位MCU中，基本上都存在这么一个定时器，很多人都叫它“滴答定时器”，也就是SysTick，在我移植过的好几个实时操作系统中，这个滴答定时器都用来作为操作系统调度的定时器了。其实这个定时器的使用非常简单，但是基本上很多人又觉得它是神秘的!为毛呢??打开MCU的DadaSheet，参考手册，都很少提到SysTick，并且提到的地方也就是一句话带过，库手册也就是说明一下操作它的接口!然后!然后!然后就没有然后了。

那么我们怎么样使用它呢??有可能我们根本就不了解这个定时器，就算它再简单，没资料，呵呵!玩起来也是很费劲的啊!这个疑问先放起来!看看下一个疑问??

文章的开头不是“做个准确的延时”么??那么它和SysTick有毛关系呢??(可能多远单片机程序员来说，延时就是：delay_ms(x)这种)，其实我就想用SysTick来给我做延时，因为MCU的运行时钟在配置好之后，就基本上是稳定的了!稳定的时钟数山羊，那就可以计算出每数一次山羊所用的时间，更可以算出在一定时间内能数多少只山羊了(还记得小时候的数山羊游戏吗?)。所以就是利用这么个思想来干这种事。

当然，问题又来了，STM32有那么多个通用定时器和特殊定时器，干嘛非得用SysTick啊??我个人给的答案就是：(1)只要你开心，想怎么样都好。(2)对于通用定时器和特殊定时器而言，他们除了定时功能之外，还有其他的很多特殊复用功能，比如说PWM的输出等等，非得这么干的话你这是在浪费资源(当然，你若开心，便是晴天)，然而，SysTick据我本人所知，它就是ARM核用来数山羊的，就这么个定时计时功能，不用它用谁??

回到最上面的问题，我们怎么使用SysTick定时器呢??

首先，第一件事就是找到它再时钟树的位置(还是时钟树，可以想想它的地位有多重要了)。如下图：

上图还是时钟树(Clock Tree)从上图我们可以得到这么几个信息：

(1)SysTick就是内核系统定时器(不管它，咱还是叫滴答定时器)

(2)SysTick的时钟源来自HCLK

(3)SysTick的时钟为HCLK的8分频，即Fsystick = HCLK/8

(4)蓝色框表示系统时钟咱在前面的帖子已经配置好了!哈哈!

好!第一件事干完了，也得到了相应的信息，那么咱们干第二件事：

还记得在准备资料的时候，特别提示，一点要将MCU的编程手册下载下来吗???在这里就用到它了!

就是上图这个东西，名字叫STM32F0xxx Cortex-M0 programming manual ---->STM32F0xxx 系列Corte-M0编程手册。

打开这个手册，我们可以看到很多的东西，我简单介绍一下吧!

浏览整个目录，分为5章，如下：

第一章从技术角度来说，可能不是那么重要，但是对于不了解ST说明文档的布局的童鞋而言，我个人认为还是必须浏览第一章的，因为他介绍了，本文档的格式和关键词使用还有必要的说明格式等，再就是简单的介绍了文章的布局，和所包含的内容，这对于阅读文档，找到想要的资料是最快速的方法。

第二章基本上就是对Cortex-M0内核的简单介绍了，比如模式，堆栈，内核寄存器，数据类型，内存，低功耗模式等等的介绍了。

第三章看到这些想都不用想，就知道这是Cortex-M0内核的汇编指令，操作指令了。

第四章，哈哈哈哈哈哈!看到标题没??Core peripherals 我想英语水平再差的人都知道这是Cortex-M0的核心外设了，那就是说这是ARM架构Cortex-M0核有的东西，并不只有ST的才有。OK!SysTick就是核心外设之一啦!这就是为毛找它的原因了啊!哈哈!!等等，还有第五章，得装完B再说。

下去!看看!就可以看到!第五章就是记录着修订历史的，如下图：

从这个图我们可以得知，第一次出这个文档的时间，而且从未修改过!哈哈 !不管了!谈谈感受些。

首先，我觉得这个手册是写给程序员看的!它不是真正的Cortex-M0手册，因为从手册的内容来看，它再教我们怎么使用，怎么写程序配置，而不是解释Cortex-M0内核(当然，从名字就知道了!哈哈!)。这一点很重要，所以它是非常重要的手册，比库函数手册重要N倍。

OK!废话了一大堆!先把滴答定时器用起来吧!

第一件事，找到库中相应的操作函数接口，所以我在keil中全工程搜索了一下，结果如下：

从上图可以看出了，只看到了两个与SysTick相关的函数(我用红框标出了)，分别是：void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)函数和__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)函数，(在Linux中__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)这种类型的函数叫内联函数，不知道这是不是这样叫)，其中，void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)函数的作用，是是选择SysTick的时钟和初始化SysTick(从注释和函数名就可以看出来了)。__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)函数就是“The function initializes the System Timer and its interrupt, and starts the System Tick Timer.

Counter is in free running mode to generate periodic interrupts.”初始化SysTick和中断，开启定时器。

从注释上来分析，要让SysTick跑起来使用这两函数的确足够了，但是想想哪里不对劲啊??咱的目的是做个延时程序，希望能够精确的延时，并且咱随时指定延时多久，这怎么还玩起中断来了，不对，不对，这不靠谱(我说的不靠谱是和我们的目的不靠谱，并非这个库不靠谱，哈哈!)，唉!没办法，只能对ST的攻城狮说，你不给咱写好，咋就自己玩了!哈哈!那砸门就自己玩!

那么怎么玩呢???这就是为毛在开篇的时候一大堆废话谈《Cortex-M0编程手册》的原因了，咱自己玩，得靠它啊!OK!继续--0------>

看到上图，我想再不明白的人也要明白了!这就清清楚楚的介绍了SysTick的使用了哈!(翻译就算了，水平太菜了，不恶心人了)。

继续晒图：

哈哈哈!看到了没??SysTick的寄存器被我看到了!既然看到了寄存器，那要搞它就不难了。哈哈!继续再往下!再往下!再往下!

嘎嘎!你看到的没错，你没眼花，这里清清楚楚的说明了SySTick的第一个寄存器STK_CSR的功能和使用了。东西比较少，我就解释一下：

Bit 0 ----- 0位，SysTick的开关，置1使能

Bit 1-----1位，SysTick的异常开关，其实就是中断开关，置1，当SysTick计时到0时，产生中断

注意：SysTick数山羊的方式和咱小时候玩的不太一样，人家要倒着数，到0说明完成一次数山羊

Bit 2-----2位，SysTick的时钟资源选择，置0，使用外部参考时钟;置1，使用处理器的时钟

Bit 16---16位，定时器数山羊数到0的时候，返回1

这个寄存器就这么愉快的搞定了!!!哈哈哈哈!继续装B!

看到这个，就知道了，STK_RVR寄存器就是SysTick的装载寄存器了，用来装山羊的个数的嘛，哈哈!但是注意哦，因为SysTick是24位的定时器(前面文档有介绍)，所以别越界了哦!越界就像是用个吃饭的碗来装一桶水，肯定装不完啦!肯定会溢出啦!不懂啥事溢出的话，就想想水从碗里溢出来的现象哈哈!只是在这里是数据溢出而言!

所以这个寄存器没啥好解释的了(没解释也废话了半天。。。汪汪)!

看看下一个：

看标题就知道了，SysTick的当前计数值寄存器，想知道此时计数到哪里了，读它就好了!

下一个!

SysTick的校准定时器!!!!咱不校准，想校准的童鞋自己看看!多么简单的东西!

到这里，我们得到的信息是：

(1)我们需要操作的寄存器：STK_CSR、STK_RVR和STK_CVR

(2)寄存器的地址：如下图

现在要干的第一件事是，我们应该怎样才能操作寄存器：

方法1：直接操作

在头文件里直接定义这三个寄存器的物理地址(特别注意：寄存器是32位的)，相应操作寄存器的某一位只需要操作TK_CSR、STK_RVR和STK_CVR的相应的某一位即可。就是这么简单!

方法2：使用库的定义

在core_m0.h文件中，有如下定义：

从注释来看，它说这就是SysTick的寄存器结构体!OK!怎么证明呢??

再往下：

有这么几个信息：

(1)基地址为 SCS_BASE (0xE000E000UL) ，即基地址就是0xE000E000了

(2)SysTick的基地址为：(SCS_BASE + 0x0010UL)，即为：0xE000E010 咦是不是和STK_CSR寄存器地址一样了呢??对的，就是一样的，再往下

(3)宏#define SysTick ((SysTick_Type *) SysTick_BASE )，首先SysTick的基地址SysTick_BASE被强制转换为结构体SysTick_Type类型的指针(也就是以这个地址为起点sizeof(SysTick_Type)大小的空间成为这个结构体类型)，然后定义成宏SysTick，所以宏SysTick就成为了SysTick_Type的指针。再往下分析：

(4)分析得下图：

SysTick的地址就是0xE000E010了，而根据结构体的贴心，第一个成员的地址和结构体的地址值是相等的，所以就有了上图(要是不懂的话，建议好好的去补补C语言，把基本功打扎实了，没点功力肿么能玩转物理地址呢??)，所以，结构体的成员和SysTick的寄存器就对应上了。哈哈!其实ST的库里面的寄存器的结构都是这么干的，定义寄存器的方法都是一样的!

当然，喜欢玩寄存器的童鞋，我建议就应该用以上的方法1的方法，这才是玩寄存器啊，!直接使用ST定义好的结构，多没意思!!哈哈!!

好的!完事具备!只欠程序了!如下：

首先，先定义两个本文件全局变量(记住这两个全局变量只适用在本文件)，分别是：fac_ms和fac_us，啥意思呢??它俩就是分别用来记录1ms和1us时间内SysTick能计的数。

变量定义玩了，就是初始化SysTick了!其实初始化SysTick就是一句话SysTick->CTRL = 0xfffffffb;，就是操作TK_CSR寄存器。至于为毛是这个值，那就自己看手册了!

但是，其实适用库函数接口也是可以的：就是这个：

void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)，这个函数的注释是选择SysTick的时钟，其实就是初始化了，但是必须注意：参数必须是：SysTick_CLKSource_HCLK_Div8即HCLK的8分频，证据就是前面的时钟树。但是将到这里咱不放看看这个函数的原型，

从函数中，也可以看出也是操作TK_CSR寄存器，因为参数必须是SysTick_CLKSource_HCLK_Div8，所以我们可以看看SysTick_CLKSource_HCLK_Div8的定义值如何：

看到没：SysTick_CLKSource_HCLK_Div8的值也是0xFFFFFFFB

OK!初始化解决了!那么，这个初始化函数还有一个参数，干啥的呢??其实就是系统时钟啦!比如，咱的系统时钟已经配置成48MHz，那么调用的时候，直接SysTick_Init(48);即可，其实这个参数就是用来计算fac_ms和fac_us的值的，公式如下：

SysTick的时钟：Fsystick = HCLK/8

SysTick计数一次的时间：Tsystick = 1/Fsystick

有了以上两个公式(对于哪来的公式，别问我，问手册去)，那么计算fac_ms和fac_us的值就不难了!哈哈!OK!初始化结束。

咱们来个毫秒延时：

上面函数的意思就是：延时nms，比如需要延时100毫秒，就调用：delay_ms(100);即可。

那么实现是怎么样的呢??

其实在编程手册里面就教了我们怎么使用：

哈哈!人家明明白白的告诉了咱怎么使用，并且列出了1,2,3，那咱就不能客气了!哈哈!

1.将计数值装载到装载寄存器