STM32的SYSTICK详解

Ele_insect

什么是SYStiCK:
7 ~- G! E! v7 B* O( D) v

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。

' p6 o. Y& A4 k: k, {# |$ j

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）.

4 U- N: j* J3 o& u+ Q6 u6 w' ]

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”。

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。

  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。

& m3 W' W" ~; Q' B' d( g& u

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。

9 Y! {0 T% L! w7 p2 t% B

时钟的选择：

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。

, j8 \- p) t4 C

3.5版本的库函数与以往的有所区别

' [- y9 z5 |! j% _

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

7 Y9 O, j5 ^+ ?

在3.5版本的库函数中与systick相关的函数只有两个

! o5 E, Z2 z+ ~/ X8 X. w

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

' {( H# l  {1 j7 A2 A. h$ `# l

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

/ j$ K2 ^2 Z" @6 X

SysTick_Config(uint32_t ticks)，在core_cm3.h

/ r# {% Z( ^9 O" H8 S! f, |9 L

主要的作用：

1、初始化systick

2、打开systick

3、打开systick的中断并设置优先级

4、返回一个0代表成功或1代表失败

注意：

Uint32_t ticks  即为重装值，

9 q+ t1 B7 Z$ g" r  D

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)，

/ j" d; t+ R" |9 |0 l/ y

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

4 a* e- {% n+ N8 M$ ?

后SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)

, @, ~0 z# P0 f" ~2 `- C' H



, t3 D8 R9 B  T% x" ?

函数说明：

' J( D/ y) p  `" O; `

/**

: K" @- {2 X% ^" o( o+ Z/ b6 V

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

8 @" F3 o- i8 n% P) A6 }. i$ I

*

# y6 p1 E. P/ T/ k; W& Q

* @param   ticks   number of ticks between two interrupts

$ I3 ]3 s- k& W4 u# P+ A

* @return  1 = faiLED, 0 = successful

5 H$ @/ t. m) r# a0 `% ~

*

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

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

* periodical interrupts.

: `+ n* _2 V+ Z

*/

! j1 O# T4 {8 |& a$ p' ^1 r

static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)

1 O+ P; c- @( {! Z* N

{

  IF (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)  return (1);            

  /* 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。

( l- I/ i# M4 V1 v7 a# ^" r; ~

  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);

( [! L! P; `8 k# G2 I' I* o0 C& \

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

  SysTick->VAL   = 0;

  /* Load the SysTick Counter Value */

  SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |

4 M. I7 Z+ _, Y( R

                   SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   |

0 D. g  \& n1 T2 N6 X; z+ N' q& V# [

                   SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                  

% R) |& y0 _! p' q7 @/ J

/* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */

  return (0);

  x) L2 O9 O1 _9 i% G  Z4 h

  /* Function successful */

}

#endif

) L$ j& g) W; o% M$ `% |

与systick相关的寄存器定义
0 \" r; ~3 e$ M* \* G# N4 G6 H+ g8 s

4 a) q% ~  q/ C. F! k. v

/** @addtogroup CMSIS_CM3_SysTick CMSIS CM3 SysTick

# R7 L8 Y$ L4 P  J7 U

  memory mapped structure for SysTick

  @{

*/

5 ^4 N' `0 _' \4 E. q

typedef struct

" G1 r  D$ i4 M3 f

{

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

; H8 H0 Y0 d) j8 |+ s$ R

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

) ]) Y, v4 \! o9 b- r+ N9 }/ X  ]

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

6 g; w: v$ Y+ v5 e& r

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

+ O" V% k, C6 J/ v+ V2 z

} SysTick_Type;

与systick寄存器相关的寄存器及位的定义

+ T) s1 I8 d0 p" U. D  g' L

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

" t' v; G+ a5 B, k#define  SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Pos  16      /*!< SysTick CTRL: COUNTFLAG Position */

#define SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk         (1ul << SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Pos)         

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

, @% X9 T* l8 K5 n0 {( O

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

7 [3 U0 @3 l, W7 Q  [% s

#define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk         (1ul << SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos)  

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

: Y* m) }: S" D- k3 z, q
2 @9 P- {$ d* X8 T- q

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

#define SysTick_CTRL_TICKINT_Msk           (1ul << SysTick_CTRL_TICKINT_Pos)         

5 e0 D* v9 |9 K# l2 y

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

( f' B, Q$ ]9 w1 L- _' v5 h  c  R/ ^

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

6 ~/ _+ B- T+ W) V8 b: Y

#define SysTick_CTRL_ENABLE_Msk            (1ul << SysTick_CTRL_ENABLE_Pos)               

/*!< SysTick CTRL: ENABLE Mask */使能位

/* SysTick Reload Register Definitions */

& I: P& e4 |2 ~, m- K

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

9 p7 J! Q- K6 [

#define SysTick_LOAD_RELOAD_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_LOAD_RELOAD_Pos)        

/*!< SysTick LOAD: RELOAD Mask */

, s5 W. l5 i5 q% Y) T0 v! x! a' P' Y

/* SysTick Current Register Definitions */

  h$ @! L$ @+ r  H3 u( B8 r7 l2 V1 F

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

+ O3 f; F4 e: |+ |

#define SysTick_VAL_CURRENT_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_VAL_CURRENT_Pos)        

6 B6 K+ |$ p0 v) ]

/*!< SysTick VAL: CURRENT Mask */

7 E9 a1 z) L4 n0 _

/* SysTick Calibration Register Definitions */

9 [; N- j- K" A( M% m7 s: U

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

6 z4 o# A5 q+ ^# n* B

#define SysTick_CALIB_NOREF_Msk            (1ul << SysTick_CALIB_NOREF_Pos)              

8 i. I9 n4 J9 g( m- |% c

/*!< SysTick CALIB: NOREF Mask */

* t+ ^8 h6 F- C
: q0 |2 w& t" J# N

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

#define SysTick_CALIB_SKEW_Msk             (1ul << SysTick_CALIB_SKEW_Pos)               

/*!< SysTick CALIB: SKEW Mask */

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

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

* k, s& a- G3 G. R

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

/ T/ h, \, M0 p0 X

与systick相关的寄存器的说明
/ U- _8 d6 B+ n, }% o6 ?* w
3 Y4 n! j8 j! A6 R" f. j9 ?
, ~! {- F8 y2 {) V- C' k
4 B% l( V# A' D& `3 E
/ w- L' o+ h/ R2 H
$ ~5 @" m* i$ g4 ~2 {( H

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

默认使用的是AHB时钟，即72MHz

8 y. @( e9 ]0 ?' C+ ], r

函数说明：

& U4 w' d* t* k0 O! q1 n& }) N

/**

  * @brief  Configures the SysTick clock source.

# g# t2 D6 O- n7 K8 L

  * @param  SysTick_CLKSource: specifies the SysTick clock source.

& L4 x; U8 |4 ^1 Y

  *   This parameter can be one of the following values:

5 I  F) M  g. e8 b

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

- p' \" s  {0 n) Z

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

* r! r# }, g0 w, Y) j4 o

  * @retval None

& M9 a# n3 N. {/ y! Y

  */

void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)

, U3 x4 _. ?4 z( \

{

. S3 z, ]& `! Q8 W

  /* Check the parameters */

4 }. I  h5 Q) p; A; k

  assert_param(IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SysTick_CLKSource));

, l8 w& P& e0 x- q6 R

  if (SysTick_CLKSource == SysTick_CLKSource_HCLK)

  {

, c5 ^: @0 H( T: w2 K9 x+ ~1 ~

    SysTick->CTRL |= SysTick_CLKSource_HCLK;

  }

3 b$ K. u# x* ]5 x  I: H

  else

  {

    SysTick->CTRL &= SysTick_CLKSource_HCLK_Div8;

3 ]0 c5 g0 D7 }7 f; v+ t9 j3 @

  }

}

Systick时钟源的定义：

/** @defgroup SysTick_clock_source

  * @{

  */

7 l9 `( I2 P! j0 q6 ^8 A

#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

) s! Q, d0 S9 g% Y8 |

#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

5 V+ Z$ B, f  [" g# Y' Q! b8 [( a. o

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

                                       ((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK_Div8))

3 _: ~: G7 u& }

Systick定时时间的设定：

. q9 t5 C7 V3 @/ [5 J2 r$ d* {, `1 Y

重装载值=systick 时钟频率(Hz)X想要的定时时间（S）

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

4 j+ o- j; S& h" D  Z

重装载值=9000000X1=9000000；

4 c5 l6 q# I) V- P7 e  Y

定时10毫秒

! I# o& j) W4 ]& q8 d0 n5 l1 A: K

重状态值=9000000X0.01=90000

Systick的中断处理函数，

在startup_stm32f10x_hd.s启动文件中有定义。

DCD     SysTick_Handler            ; SysTick Handler

根据需要直接编写中断处理函数即可：

Void SysTick_Handler (void)

{ ;}

注意：

: [+ x! [' ]1 n1 S

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。

" c# w6 }- X" \" J- P. o3 M

5 ]% B& ?1 C0 I+ r# A1 B  o4 E9 O0 Y

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。

/**

, L9 w& ]" m8 m& }9 ^

  * @brief  This function handles SysTick Handler.

  * @param  None

  * @retval None

1 U$ ]/ J7 p9 b3 o7 z- ~

  */

void SysTick_Handler(void)

9 V- N+ T% v, @! x( N! C

{

}
1 Z# B- a4 s1 K' @' M9 U9 a2 K

中断优先级的修改

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：

/**

. h: \" ^( V8 b* G1 D

* @brief  Set the priority for an interrupt

*

0 a$ r0 E& U4 L3 R- x

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

2 X+ B8 H5 q$ C

* @param  priority  The priority to set

7 j, A& H; t8 E  }8 G

*

* Set the priority for the specified interrupt. The interrupt

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

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

*

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

: l2 r$ I8 m% a9 Q4 d& f8 Z

*/

6 r9 `+ Z( `' W; @: I4 }; l& h) n

/ r, ]  S( H' I+ G3 m

static __INLINE void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)

+ O2 q4 A: D+ i

{

  if(IRQn < 0) {

5 D6 l. o7 a, E: A

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

* }. l- j" C3 }  |: u0 G# V

  else {

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

}

* `  \+ U* U9 f# V+ r

下面以一个实例来说明：

- {- t7 k8 D# E- @1 ?9 S5 Q

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。

+ u/ P0 `3 q2 I2 @  E' c, p
0 \7 L& f- H1 j8 V

#include "stm32f10x.h"

+ @) Y1 B: l5 ~5 G/ T5 j4 f

//函数声明

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

u32 t;//定义一个全局变量

4 g, a1 E& `" P7 o3 B# Y8 W

int main(void)

{

// SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);

       SysTick_Config(9000000);

       SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);

       GPIO_Configuration();

       while(1);      

}

//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;

       }

}

8 V8 ~" `' \/ i6 R7 |4 p

模拟后的结果

1、8分频后结果
6 y; ?# {9 n: |8 i6 t, L4 ^+ v0 O% S' v

6 ~$ ]: ^7 g) H7 s* K

2、直接调用SysTick_Config(9000000);即不分频的结果，间隔为1/8=0.125s

. c6 d, q6 j5 }7 ?: }

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)

+ c" g' `3 M8 B7 [( T

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。

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。