本課將為大家講解CKS32F4xx系列產(chǎn)品的SysTick定時(shí)器原理及使用方法。SysTick定時(shí)器也叫SysTick滴答定時(shí)器，屬于Cortex-M4內(nèi)核外設(shè)。SysTick定時(shí)器可以用于查詢延時(shí)、中斷延時(shí)以及測(cè)量函數(shù)運(yùn)行時(shí)間;在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS中作為滴答定時(shí)器，用于上下文切換。采用Cortex-M內(nèi)核的微處理都有SysTick定時(shí)器，方便不同處理器之間的軟件移植。SysTick定時(shí)器時(shí)鐘源可直接選取系統(tǒng)時(shí)鐘，還可以通過(guò)系統(tǒng)時(shí)鐘8分頻后取得。

SysTick定時(shí)器內(nèi)部是一個(gè)遞減的計(jì)時(shí)器，當(dāng)減到0時(shí)，將從LOAD寄存器中自動(dòng)重裝定時(shí)器初始值，重新向下遞減計(jì)數(shù)，如此循環(huán)往復(fù)。如果開(kāi)啟SysTick中斷，當(dāng)計(jì)數(shù)器減到0時(shí)，SysTick可以生產(chǎn)異常，異常編號(hào)為15。

SysTick定時(shí)器寄存器

SysTick定時(shí)器內(nèi)部是一個(gè)24位向下遞減的計(jì)時(shí)器，包含4個(gè)寄存器，如圖。

圖1SysTick定時(shí)器框圖

1）STK_CTRL寄存器

STK_CTRL是SysTick定時(shí)器的控制及狀態(tài)寄存器，相應(yīng)功能如下：

2)STK_LOAD寄存器

STK_LOAD寄存器是SysTick定時(shí)器的重裝載數(shù)值寄存器，相應(yīng)功能如下：

3）STK_VAL寄存器

STK_VAL寄存器是SysTick定時(shí)器的當(dāng)前數(shù)值寄存器，相應(yīng)功能如下：

4）STK_CALIB寄存器

STK_CALIB寄存器是SysTick定時(shí)器的校準(zhǔn)數(shù)值定時(shí)器，用于利用片上硬件為軟件提供校準(zhǔn)信息，但使用情況較少。在CMSIS Core中，不需要使用SysTick校準(zhǔn)寄存器，因?yàn)镃MSIS Core提供了一個(gè)名為“SystemCoreClock”的軟件變量。此變量在系統(tǒng)初始化函數(shù)“SystemInit（）”中設(shè)置，每次更改系統(tǒng)時(shí)鐘配置時(shí)也會(huì)更新。這種方法比使用SysTick CalibrationRegister的硬件方法靈活。校準(zhǔn)寄存器描述如下表：

查詢延時(shí)使用步驟

1）配置SysTick定時(shí)器時(shí)鐘源

2）加載延時(shí)計(jì)數(shù)值 3）清零計(jì)數(shù)器，啟動(dòng)定時(shí)器開(kāi)始遞減計(jì)數(shù) 4）等待計(jì)數(shù)結(jié)束 5）清零計(jì)數(shù)，關(guān)閉定時(shí)器，延時(shí)結(jié)束 相關(guān)函數(shù)如下：

void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)
{
  if (SysTick_CLKSource == SysTick_CLKSource_HCLK)
  {
    SysTick->CTRL |= SysTick_CLKSource_HCLK;
  }
  else
  {
    SysTick->CTRL &= SysTick_CLKSource_HCLK_Div8;
  }
}
void TickDelayInit(u8 SYSCLK)
{
//選擇時(shí)鐘源為AHB/8
    SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);
fac_us=SYSCLK>>3;
fac_ms=((u32)SYSCLK*1000)>>3;
}
void TickDelayUs(u16 nus)
{
uint32_t temp;
SysTick->LOAD=nus*fac_us-1;
SysTick->VAL=0x00;
SysTick->CTRL=0x01;
do
{
temp=SysTick->CTRL;
}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));
SysTick->CTRL=0x00;        
SysTick->VAL =0X00;       
}
void TickDelayMs(u16 nms)
{        
u32 temp;    
SysTick->LOAD=nms*fac_ms -1;
SysTick->VAL =0x00;
SysTick->CTRL=0x01 ;
do
{
temp=SysTick->CTRL;
}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));
SysTick->CTRL=0x00;
SysTick->VAL =0X00;  
}

中斷方式延時(shí)使用步驟

1）配置SysTick定時(shí)器時(shí)鐘源

2）調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)SysTick_Config（），開(kāi)啟中斷，配置中斷間隔

3）延時(shí)函數(shù)賦值延時(shí)變量，并等待延時(shí)變量遞減到0，達(dá)到精確延時(shí)效果

4）中斷函數(shù)中延時(shí)變量遞減到0 相關(guān)函數(shù)如下：

__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
   if ((ticks - 1) > 0xFFFFFF)//24位寄存器，大于該值返回錯(cuò)誤
   {
      return (1);  
   }
  SysTick->LOAD  = (uint32_t)(ticks - 1);//計(jì)數(shù)到0，ticks值應(yīng)減1   
  NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1);
  SysTick->VAL   = 0UL;    
  SysTick->CTRL  = (1<<2) |(1<<1) | 1;//配置時(shí)鐘源，使能定時(shí)器，開(kāi)啟中斷
  return (0UL);  
}
void TickInterruptDelay(__IO u32 nTime)
{
  TimingDelay = nTime;
  while(TimingDelay != 0);
}
void TickInterruptHandleTimingDelay_Decrement(void)
{
  if (TimingDelay != 0)
   {
     TimingDelay--;
   }
}

測(cè)量短時(shí)函數(shù)的執(zhí)行時(shí)間

SysTick計(jì)時(shí)器可用于計(jì)時(shí)測(cè)量。例如，可以使用以下代碼測(cè)量短函數(shù)的持續(xù)時(shí)間：

SysTick->CTRL = 0; // 禁用 SysTick

SysTick->LOAD = 0xFFFFFFFF; // 設(shè)置重裝寄存器到最大值

SysTick->VAL = 0; // 清零VAL

SysTick->CTRL = 0x5; // 使能SysTick, 使用處理器時(shí)鐘

while(SysTick->VAL != 0); // 等待重裝完畢

start_time = SysTick->VAL; // 較大的起始點(diǎn)

TestDelayFunc(); // 待測(cè)函數(shù)執(zhí)行時(shí)間

stop_time = SysTick->VAL; // 獲取執(zhí)行結(jié)束時(shí)間

cycle_count = start_time e stop_time;//計(jì)算函數(shù)執(zhí)行時(shí)間

由于SysTick是一個(gè)遞減計(jì)數(shù)器，因此start_time的值大于stop_time。如果待測(cè)函數(shù)執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)，這種情況必須啟用SysTick異常，并使用SysTick處理程序來(lái)計(jì)算SysTick計(jì)數(shù)器下溢的次數(shù)。

總結(jié)及注意事項(xiàng)

SysTick定時(shí)器是微處理器系統(tǒng)內(nèi)部定時(shí)器，提供精確的時(shí)間延時(shí)和計(jì)時(shí)功能。采用中斷方式延時(shí)，需要考慮SysTick中斷優(yōu)先級(jí)較低，容易被打斷影響延時(shí)；在嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)將使用SysTick計(jì)時(shí)器，應(yīng)用程序中則不可在使用SysTick；在系統(tǒng)在線調(diào)試停止時(shí)，SysTick計(jì)時(shí)器將停止計(jì)時(shí)。

審核編輯：湯梓紅