STM32的SYSTICK详解

Ele_insect

什么是SYStiCK:

这是一个24位的系统节拍定时器system tick timer,SysTick,具有自动重载和溢出中断功能，所有基于Cortex_M3处理器的微控制器都可以由这个定时器获得一定的时间间隔。

( T* ~4 h5 Z  K6 b" `

作用：

在单任务引用程序中，因为其架构就决定了它执行任务的串行性，这就引出一个问题：当某个任务出现问题时，就会牵连到后续的任务，进而导致整个系统崩溃。要解决这个问题，可以使用实时操作系统（RTOS）.

因为RTOS以并行的架构处理任务，单一任务的崩溃并不会牵连到整个系统。这样用户出于可靠性的考虑可能就会基于RTOS来设计自己的应用程序。这样SYSTICK存在的意义就是提供必要的时钟节拍，为RTOS的任务调度提供一个有节奏的“心跳”。

/ K0 t! _( g/ _7 H% o

微控制器的定时器资源一般比较丰富，比如STM32存在8个定时器，为啥还要再提供一个SYSTICK？原因就是所有基于ARM Cortex_M3内核的控制器都带有SysTick定时器，这样就方便了程序在不同的器件之间的移植。而使用RTOS的第一项工作往往就是将其移植到开发人员的硬件平台上，由于SYSTICK的存在无疑降低了移植的难度。

3 |" l  j3 R" N  O7 p: I/ X

  SysTick定时器除了能服务于操作系统之外，还能用于其它目的：如作为一个闹铃，用于测量时间等。

: D, V' E$ y% E3 H; R7 @

要注意的是，当处理器在调试期间被喊停（halt）时，则SysTick定时器亦将暂停运作。

时钟的选择：

. g8 I" v9 K1 X  Y4 z+ v3 S

用户可以在位于Cortex_M3处理器系统控制单元中的系统节拍定时器控制和状态寄存器（SysTick control and status register ,SCSR）选择systick 时钟源。如将SCSR中的CLKSOURCE位置位，SysTick会在CPU频率下运行；而将CLKSOUCE位清除则SysTick会以CPU主频的1/8频率运行。

3.5版本的库函数与以往的有所区别

( l, B6 b8 ~8 a3 R' B: }; z& A6 d

不存在stm32f10x_systick.c文件，故原来的一些函数也不存在，比如SysTick_SetReload(u32 reload);SysTick_ITConfig(FunctionalState NewState);等

$ {& S3 [! `% `6 T8 f1 z

在3.5版本的库函数中与systick相关的函数只有两个

* \$ x! Y: N* E0 P$ F2 ]

第一个，SysTick_Config(uint32_t ticks)，在core_cm3.h头文件中进行定义的。

第二个，void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)，在misc.c文件中定义的。

& G* f( l1 B% m, F

SysTick_Config(uint32_t ticks)，在core_cm3.h

主要的作用：

1、初始化systick

2、打开systick

2 t1 _0 A/ f. A/ f% E1 `

3、打开systick的中断并设置优先级

3 l% F  c- K$ W: t/ n+ ?

4、返回一个0代表成功或1代表失败

注意：

$ z  F" m, w2 t

Uint32_t ticks  即为重装值，

% W7 L  _8 B) S1 N2 c

这个函数默认使用的时钟源是AHB，即不分频。

要想分频，调用void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)，

但是要注意函数调用的次序，先SysTick_Config(uint32_t ticks)，

- j- ]' K  q2 ?

后SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)

, g) G4 v  n' c" H" H. `, V  U


6 N+ I4 @" ?: ~- ?& \
2 _: j2 o) T: w& {- a

函数说明：

: _3 Q- e+ G; c7 N- [" d; j( c

/**

; ]3 Y& ?: b( P5 t

* @brief  Initialize and start the SysTick counter and its interrupt.

% ]* }, }, }% F  a5 J$ y

*

: Q+ F% ^7 r1 m6 ]# y' X1 x

* @param   ticks   number of ticks between two interrupts

* @return  1 = faiLED, 0 = successful

- ], k7 @4 z9 b! `

*

+ K! _8 _0 S9 f1 J% X

* Initialise the system tick timer and its interrupt and start the

* system tick timer / counter in free running mode to generate

# K& ^! N! p+ ^9 Y: I' @/ g3 I# t5 ]

* periodical interrupts.

( E4 y2 I! a+ p) ~$ ?/ E5 ~0 ]

*/

static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)

# L) t2 N' ?( ]# }- S% j

{

# M/ s5 \% L6 h; t: C

  IF (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)  return (1);            

5 j1 E( k( M: a' h. _

  /* Reload value impossible */重装载值必须小于0XFF FFFF,为什么，这是一个24位的递减计数器。

2 V6 F, Z) V( Z6 c5 _0 I' _/ W

  SysTick->LOAD  = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;

     /* set reload register */设置重装载值，SysTick_LOAD_RELOAD_Msk定义见后面

  NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);

1 t( r8 Y" X5 n- U' q8 f" T+ ^! ~

/* set Priority for Cortex-M0 System Interrupts */

  SysTick->VAL   = 0;

* P7 ?% R7 u! z% N( H

  /* Load the SysTick Counter Value */

% L) H$ v& g4 I$ K" |

  SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |

                   SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   |

) i- p! ], r8 I- D- G* K4 _. H  ~

                   SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                  

/* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */

  H+ I) W6 q% a! o

  return (0);

  /* Function successful */

- `5 V, c5 ?/ s1 V' X( J- C9 ?

}

#endif

. H8 O* v) j5 x% C! ]# G

与systick相关的寄存器定义
$ u0 W, z$ o3 J4 c; B

1 W% |  M) B$ m( j$ @$ M

/** @addtogroup CMSIS_CM3_SysTick CMSIS CM3 SysTick

. ]* W" R. V4 w; F' a

  memory mapped structure for SysTick

  @{

# L- L9 j: v% b( c" I1 N

*/

9 i$ _/ [9 D" m2 ~3 d* Z  I: E

typedef struct

{

3 Z5 Y# q3 h  a& B8 z' u% h; [

  __IO uint32_t CTRL; /*!< Offset: 0x00  SysTick Control and Status Register */

8 O1 Q$ D. J1 K

  __IO uint32_t LOAD; /*!< Offset: 0x04  SysTick Reload Value Register       */

  __IO uint32_t VAL; /*!< Offset: 0x08  SysTick Current Value Register      */

  __I  uint32_t CALIB; /*!< Offset: 0x0C  SysTick Calibration Register        */

5 o5 n% v2 x0 ^" V  i2 ?1 V6 d

} SysTick_Type;

! t/ k( i1 f0 H1 ]) }
& Y+ }9 G( G" @0 |5 h& K+ a

与systick寄存器相关的寄存器及位的定义

/* SysTick Control / Status Register Definitions */控制/状态寄存器

' Z+ P4 @8 B& r3 s9 U#define  SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Pos  16      /*!< SysTick CTRL: COUNTFLAG Position */
" ]# O# t5 i/ U

#define SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk         (1ul << SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Pos)         

/*!< SysTick CTRL: COUNTFLAG Mask */ 溢出标志位

#define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos   2       /*!< SysTick CTRL: CLKSOURCE Position */

#define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk         (1ul << SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos)  

& v. e5 g1 @3 u/ W* h7 J& i( Z

/*!< SysTick CTRL: CLKSOURCE Mask */时钟源选择位，0=外部时钟；1=内核时钟

1 i& V# e/ Q1 z1 g- V% e4 ~3 F

#define SysTick_CTRL_TICKINT_Pos      1        /*!< SysTick CTRL: TICKINT Position */

#define SysTick_CTRL_TICKINT_Msk           (1ul << SysTick_CTRL_TICKINT_Pos)         

9 Q. w0 s2 G( W6 o0 K/ P+ E

/*!< SysTick CTRL: TICKINT Mask */异常请求位

#define SysTick_CTRL_ENABLE_Pos             0       /*!< SysTick CTRL: ENABLE Position */

2 E# O; I! C9 T3 O- r' n0 r5 F

#define SysTick_CTRL_ENABLE_Msk            (1ul << SysTick_CTRL_ENABLE_Pos)               

/*!< SysTick CTRL: ENABLE Mask */使能位

  l" o5 Z+ K& g% u

/* SysTick Reload Register Definitions */

#define SysTick_LOAD_RELOAD_Pos             0    /*!< SysTick LOAD: RELOAD Position */

#define SysTick_LOAD_RELOAD_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_LOAD_RELOAD_Pos)        

+ b' ^) A% J4 Y% B' t* Q

/*!< SysTick LOAD: RELOAD Mask */

/* SysTick Current Register Definitions */

#define SysTick_VAL_CURRENT_Pos             0       /*!< SysTick VAL: CURRENT Position */

. N2 [4 a1 T2 O# x) u

#define SysTick_VAL_CURRENT_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_VAL_CURRENT_Pos)        

/*!< SysTick VAL: CURRENT Mask */

: x9 @+ @7 Y4 }: R* B+ ~% `
( v" ?- v" p- l( M) [

/* SysTick Calibration Register Definitions */

#define SysTick_CALIB_NOREF_Pos            31      /*!< SysTick CALIB: NOREF Position */

, [" H  @5 |) R, X* G- o; d

#define SysTick_CALIB_NOREF_Msk            (1ul << SysTick_CALIB_NOREF_Pos)              

9 R! N! b' O; D0 P) W& a/ J# A

/*!< SysTick CALIB: NOREF Mask */

' Z% A5 H6 b" R! h

#define SysTick_CALIB_SKEW_Pos             30       /*!< SysTick CALIB: SKEW Position */

$ k- M4 @, r, `! \. n  L

#define SysTick_CALIB_SKEW_Msk             (1ul << SysTick_CALIB_SKEW_Pos)               

9 P+ v- P. k/ r: @5 ?4 ]5 @: ]" F

/*!< SysTick CALIB: SKEW Mask */

#define SysTick_CALIB_TENMS_Pos             0       /*!< SysTick CALIB: TENMS Position */

0 F: `) u* c* C- L

#define SysTick_CALIB_TENMS_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_VAL_CURRENT_Pos)        /*!< SysTick CALIB: TENMS Mask */

/*@}*/ /* end of group CMSIS_CM3_SysTick */

$ `+ v. d$ h1 B, v
  r( t+ N' ^6 Q* W3 q+ p

与systick相关的寄存器的说明
$ p5 {, O) ^$ D  Y; A4 U5 k

/ j. g3 J! f* ?  }! S/ ?; F4 I6 C
& D/ j. j0 e6 Z* g0 V7 h% C

6 N# ?  c% f7 p! Y. l- N

void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)

作用：

选择systick的时钟源，AHB时钟或AHB的8分频

  L4 _6 x4 I) X  I% L. k

默认使用的是AHB时钟，即72MHz

函数说明：

/**

% _& V  g! `5 N& i

  * @brief  Configures the SysTick clock source.

  * @param  SysTick_CLKSource: specifies the SysTick clock source.

6 q$ g' ?& C5 M; ~! }4 p& l

  *   This parameter can be one of the following values:

  *     @arg SysTick_CLKSource_HCLK_Div8: AHB clock divided by 8 selected as SysTick clock source.

. ^! L: A0 F+ h0 v

  *     @arg SysTick_CLKSource_HCLK: AHB clock selected as SysTick clock source.

  * @retval None

3 n6 C- ^  K( W/ s

  */

5 l" f) ^  q0 P2 w$ P( Y

void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)

6 F- S; K: ~9 V5 l0 }

{

+ s( B4 x' K9 s) ~/ X

  /* Check the parameters */

* k$ k' g. p: q

  assert_param(IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SysTick_CLKSource));

# l- n  m. Q" T3 h9 \! g, K

  if (SysTick_CLKSource == SysTick_CLKSource_HCLK)

  {

    SysTick->CTRL |= SysTick_CLKSource_HCLK;

* R/ v) R* }7 a8 m  b8 b5 O

  }

  else

& d) W* N5 u4 h1 M. D) l

  {

    SysTick->CTRL &= SysTick_CLKSource_HCLK_Div8;

  }

7 y& q/ A) S1 x. r) a/ }3 T

}

9 @& m1 V! V- k, [) S1 \1 O

Systick时钟源的定义：

/** @defgroup SysTick_clock_source

, J+ H0 z6 Q; p2 b' B- o

  * @{

  */

+ V/ k: D, Q$ B6 h. C9 n9 u* G! k
) z! l1 B. B9 o, ^0 |( p

#define SysTick_CLKSource_HCLK_Div8    ((uint32_t)0xFFFFFFFB)//将控制状态寄存器的第二位置0，即用外部时钟源

#define SysTick_CLKSource_HCLK         ((uint32_t)0x00000004)//将控制状态寄存器的第二位置1，即用内核时钟

#define IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SOURCE) (((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK) || \

( Z7 L8 v' m% v* a' T/ S8 c$ |

                                       ((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK_Div8))

+ a7 ^% C4 a1 S

Systick定时时间的设定：

/ |: T  o5 \3 L( b+ m8 W

重装载值=systick 时钟频率(Hz)X想要的定时时间（S）

/ x0 a  n0 ~# y2 r- |/ e

如：时钟频率为：AHB的8分频；AHB=72MHz那么systick的时钟频率为72/8MHz=9MHz;要定时1秒，则

重装载值=9000000X1=9000000；

定时10毫秒

! D; u- v1 ~( u3 l0 `, i2 f

重状态值=9000000X0.01=90000

' s: C8 f* }2 H6 p3 e+ N: B7 C

Systick的中断处理函数，

" B4 D+ V1 @7 w

在startup_stm32f10x_hd.s启动文件中有定义。

DCD     SysTick_Handler            ; SysTick Handler

: {7 E& v4 w) f1 z$ Z

根据需要直接编写中断处理函数即可：

Void SysTick_Handler (void)

{ ;}

注意：

" V0 |# ?3 u8 i% i, Z3 @

如果在工程中，加入了stm32f10x_it.c,而又在主函数中编写中断函数，则会报错。

3 N9 S* k8 f8 q/ D, @* W: ]

因为在stm32f10x_it.c文件中，也有这个中断函数的声明，只是内容是空的。

/**

9 e* z9 h" m2 Z7 [

  * @brief  This function handles SysTick Handler.

  * @param  None

" B5 A2 E5 i1 z3 F

  * @retval None

  */

void SysTick_Handler(void)

8 w4 X+ J& M. M$ }6 q

{

}

中断优先级的修改

; |% G" ^2 @( q8 h! I3 V4 w0 i

在调用SysTick_Config(uint32_t ticks)之后，调用 void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)。这个函数在core_cm3.h头文件中。

具体内容如下：

/**

* n: }( a- n: z

* @brief  Set the priority for an interrupt

. r7 U% s* g3 P: w) @

*

% A. H& K3 J! f. [3 ]. o( p2 |, Q

* @param  IRQn      The number of the interrupt for set priority

* @param  priority  The priority to set

*

+ q3 c' d0 I. n* V) m) o

* Set the priority for the specified interrupt. The interrupt

$ ?. b% N# R3 E2 x

* number can be positive to specify an external (device specific)

: k! r7 ~5 s. Y) h

* interrupt, or negative to specify an internal (core) interrupt.

*

* Note: The priority cannot be set for every core interrupt.

8 ~  A4 }7 i: _; W, W: D4 o  W+ q! d

*/

static __INLINE void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)

{

) l3 F# t& ]$ j! v7 A

  if(IRQn < 0) {

) `& Y" I3 {) H) _( E4 ^

    SCB->SHP[((uint32_t)(IRQn) & 0xF)-4] = ((priority << (8 - __NVIC_PRIO_BITS)) & 0xff); } /* set Priority for Cortex-M3 System Interrupts */

  x# ?% \4 w* J

  else {

8 A1 n1 ^7 _% l$ ]/ Z' C

    NVIC->IP[(uint32_t)(IRQn)] = ((priority << (8 - __NVIC_PRIO_BITS)) & 0xff);    }        /* set Priority for device specific Interrupts  */

}

3 n, @) E( n7 E* G
" B$ s* x+ {3 p  Y! y+ `( M: w$ Y% l
8 T/ E0 s, _: M

下面以一个实例来说明：

$ @' i9 o+ i% ^; `- t. ?  P; E0 B: b" o

利用systick来实现以1秒的时间间隔，闪亮一个LED指示灯，指示灯接在GPIOA.8，低电平点亮。

#include "stm32f10x.h"

0 v  U: z: D4 b1 {, z+ ]& Y5 C

//函数声明

void GPIO_Configuration(void);//设置GPIOA.8端口

; Y* @( c  w# q, g: F9 d# a4 \4 ]

u32 t;//定义一个全局变量

int main(void)

{

// SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);

       SysTick_Config(9000000);

       SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);

       GPIO_Configuration();

       while(1);      

}

7 \* a% H. {4 I

//GPIOA.8设置函数

void GPIO_Configuration(void)

{

GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;//定义一个端口初始化结构体

       RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//打开GPIOA口时钟

       GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//设置为推挽输出

       GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//设置输出频率50M

       GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;//指定第8脚

       GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//初始化GPIOA.8      

       GPIO_SetBits( GPIOA,  GPIO_Pin_8);//置高GPIOA.8，关闭LED

}

//systick中断函数

void SysTick_Handler(void)

{

t++;

       if(t>=1)

       {

              if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8)==1)

              {GPIO_ResetBits( GPIOA, GPIO_Pin_8);}      

       }

       if(t>=2)

       {

              if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8)==0)

                     {GPIO_SetBits( GPIOA, GPIO_Pin_8);}

                     t=0;

       }

}

; H6 y! S* a! V8 x

模拟后的结果

1、8分频后结果
& D. R& s; u& l

2、直接调用SysTick_Config(9000000);即不分频的结果，间隔为1/8=0.125s
0 y5 U7 p% ^5 K& s

总结：

1、要使用systick定时器，只需调用SysTick_Config(uint32_t ticks)函数即可，

   自动完成了，重装载值的装载，时钟源选择，计数寄存器复位，中断优先级的设置(最低)，开中断，开始计数的工作。

2、要修改时钟源调用SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)。

3、要修改中断优先级调用

     void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)

应用说明：

1、因systick是一个24位的定时器，故重装值最大值为2的24次方=16 777 215，

   要注意不要超出这个值。

2、systick是cortex_m3的标配，不是外设。故不需要在RCC寄存器组打开他的时钟。

3、每次systick溢出后会置位计数标志位和中断标志位，计数标志位在计数器重装载后被清除，而中断标志位也会随着中断服务程序的响应被清除，所以这两个标志位都不需要手动清除。

4、采用使用库函数的方法，只能采用中断的方法响应定时器计时时间到，如要采用查询的方法，那只能采用设置systick的寄存器的方法，具体操作以后再做分析。

; {$ p: s; H7 d0 r1 E4 H

CRAZY_argentina

好长的文章啊。大佬发表的帖子，感觉很厉害，很棒

Dollche

学习学习一下，谢谢楼主

zhi_hui_zhou

这个，实在是太高端了。