SysTick 定时器

11.1关于 SysTick 定时器

SysTick定时器(又名系统滴答定时器)是存在于Cortex-M3的一个定时器，只要是ARM Cotex-M系列内核的MCU都包含这个定时器。使用内核的SysTick定时器来实现延时，可以不占用系统定时器，节约资源。由于SysTick是在CPU核内部实现的，跟MCU外设无关，因此它的代码可以在不同厂家之间移植。

本 章 将 使用系统滴答定时器实现延时函数， 注 意 SysTick 用于了 HAL 库的毫秒级延时函数“HAL_Delay()”，不建议日常使用SysTick去作为其它用途，这里只作为演示。

SysTick定时器是一个24位递减定时器，即计数器可以从最大值224开始，每个时钟周期减1，当减到0时，会产生Systick异常，同时再自动重载定时初值，开始新一轮计数。通过设置这个定时初值，就可以实现得到指定时间。如下图 11.1.1 所示，y为定时器初值，然后随着时间增加，值逐渐减小，直至为0，再重新加载初值，如此往复，x1、x2、x3这些时间段，就是我们需要的延时时间。

假设STM32F103工作在72MHz，即72000000Hz，意味着1s时间内，会计数72000000次。那么1ms则计数72000000/1000=72000次。这个72000就可以作为系统滴答定时器的初始值，将这个值写入系统滴答定时器，定时器在每个时钟周期减1，减到0时，就刚好是1ms，同时产生中断通知，再次加载72000如此反复。HAL库提供“HAL_SYSTICK_Config()”函数去设置这个初始值。

系统滴答定时器控制寄存器比较少，整体比较简单，借助本次机会详细分析一下寄存器和HAL之间是调用关系。系统滴答定时器只有四个控制寄存器：STK_CTRL，STK_LOAD，STK_VAL和STK_CALIB。因 为系统滴答定时器属于Cotex-M3内核的外设，相关寄存器介绍不在《参考手册》，而在《3_STM32F10xx Cortex-M3编程手册》，后简称《编程手册》。

系统滴答定时器控制和状态寄存器（STK_CTRL） 重点关注Bit[0]，用于使能系统滴答定时器，Bit[1]使能系统滴答定时器中断，Bit[2]系统滴答时钟的时钟来源。

系统滴答定时器加载值寄存器（STK_LOAD） Bit[23:0]，一共24位，用来设置系统滴答定时器的初始值，因此范围为1~ 16777216。

系统滴答定时器当前值寄存器（STK_VAL） Bit[23:0]，一共24位，用来获取当前系统滴答定时器的计数值。

系统滴答定时器校准值寄存器（STK_CALIB） 这个寄存器没用到，可以不用管。此外，当处理器在调试期间被暂停（halt）时，系统滴答定时器也将暂停运作。

在理解系统滴答定时器的工作方式，了解系统滴答定时器的寄存器基本信息后，就可以尝试编写程序了。

11.2硬件设计

系统滴答定时器属于Cortex-M3内核资源，不涉及外部硬件电路。实验中会用到LED灯，电路设计参考前面LED点灯实验。

11.3软件设计 11.3.1.1 软件设计思路

实验目的：使用系统滴答定时器实现自定义延时。

1. 分析HAL库的系统滴答定时器配置函数；
2. 初始化系统滴答定时器（设置计数初值、使能等）；
3. 封装延时函数，设置系统滴答定时器中断处理函数；
4. 主函数调用验证； 本实验配套代码位于“5_程序源码\4_基础重点—SysTick定时器”。

11.3.1.2 软件设计讲解

1. 分析HAL库的系统滴答定时器配置函数 在HAL库中，使用“HAL_SYSTICK_Config()”函数配置SysTick的初始值。 代码段 11.3.1 SysTick 配置函数（stm32f1xx_hal_cortex.c）

/**
* @brief Initializes the System Timer and its interrupt, and starts the System Tick Timer.
* Counter is in free running mode to generate periodic interrupts.
* @param TicksNumb: Specifies the ticks Number of ticks between two interrupts.
* @retval status: - 0 Function succeeded.
* - 1 Function failed.
*/
uint32_t HAL_SYSTICK_Config(uint32_t TicksNumb)
{
return SysTick_Config(TicksNumb); }

该函数调用“SysTick_Config()”函数，函数内容如下代码段 11.3.2所示。 代码段 11.3.2 SysTick 配置函数（core_cm3.h）

/* ################################## SysTick function ############################################ */
/**
\ingroup CMSIS_Core_FunctionInterface
\defgroup CMSIS_Core_SysTickFunctions SysTick Functions
\brief Functions that configure the System.
@{
*/
#if defined (__Vendor_SysTickConfig) && (__Vendor_SysTickConfig == 0U)
/**
\brief System Tick Configuration
\details Initializes the System Timer and its interrupt, and starts the System Tick Timer.
Counter is in free running mode to generate periodic interrupts.
\param [in] ticks Number of ticks between two interrupts.
\return 0 Function succeeded.
\return 1 Function failed.
\note When the variable __Vendor_SysTickConfig is set to 1, then the
function SysTick_Config is not included. In this case, the file device.h
must contain a vendor-specific implementation of this function.
*/
__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
if ((ticks - 1UL) > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)
{
return (1UL); /* Reload value impossible */
}
SysTick->LOAD = (uint32_t)(ticks - 1UL); /* set reload register */
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |
SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; /* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */
return (0UL); /* Function successful */
}
#endif

• 24~27行：判断传入的SysTick初始值是否大于最大值2的24次方；
• 29行：设置SysTick初始值;
• 30行：设置SysTick中断的优先级，默认为最低；
• 31行：将SysTick当前计数值清零；
• 32~34行：设置SysTick的控制和状态寄存器，展开对应的宏，值为“(1