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基于STM32+SysTick系统滴答定时器精准延时（附源码）_使用滴答定时器作为延时函数,使得定时器都有了作用

作者：Cpp五条 | 2024-03-22 04:06:07

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使用滴答定时器作为延时函数,使得定时器都有了作用

前言

       本次我们认识一下基于Cortex M3架构的系统滴答定时器（systick），以及如何使用系统滴答定时器实现精准的 ms 和 μs 延时，大部分是自己收集和整理，如有侵权请联系我删除。

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本博客内容原创，创作不易，转载请注明

1.认识系统滴答定时器

delay 延时的编程思想：
        CM3 内核的处理器，内部 包含了一个 SysTick 定时器， SysTick 是一个 24 位的倒计数定时器，当计数到 0 时，将从 RELOAD 寄存器中自动重装载定时初值，开始新一轮计数。只要不把它在 SysTick 控制及状 态寄存器中的使能位清除，就永不停息。

SysTick定时器被捆绑在NVIC中，是一个简单的定时器，对于CM3、CM4内核芯片，都有Systick定时器。Systick定时器常用来做延时，或者实时系统的心跳时钟。这样可以节省MCU资源，不用浪费一个定时器。

Systick定时器就是系统滴答定时器，一个24 位的倒计数定时器，计到0 时，将从RELOAD 寄存器中自动重装载定时初值。

系统滴答定时器有4个寄存器：

CTRLSysTick控制及状态寄存器（地址：0xE000_E010）
LOADSysTick重装载数值寄存器（地址：0xE000_E014）
VALSysTick当前数值寄存器（地址：0xE000_E018）
CALIBSysTick校准数值寄存器（地址：0xE000_E01C）
SysTick控制及状态寄存器（地址：0xE000_E010）
SysTick重装载数值寄存器（地址：0xE000_E014）

 SysTick当前数值寄存器（地址：0xE000_E018）

 SysTick校准数值寄存器（地址：0xE000_E01C）- - - 不常用

2.系统滴答定时器的使用流程

 1）时钟源的选择：

        在使用系统滴答定时器的时候，我们首先需要对时钟源进行选择，通过对SysTick控制及状态寄存器（地址：0xE000_E010）第【2】位来控制选择时钟源。

当寄存器的CLKSOURCE这个位：

为1的时候选择内部时钟源，时钟频率为72M不分频。

为0的时候选择外部时钟源，时钟频率为72M/8=9M。

选择外部时钟和内部时钟的区别？

        外部时钟相对来说精准度更高，稳定性更好，内部时钟使用的时RC振荡器，稳定性较差，相信了解过时钟树方面的知识应该能清楚。

2）系统滴答定时器的计时说明

计数时间的计算，通常我们计时时间为1S = 72M = 72 000 000。

如果我们选择了外部时钟源，经过8分频之后时钟频率为 9M，相当于1 S = 9 M;
所以 1s = 9 000 000  1ms = 9000     1μs = 9；计数9次为1微秒。

因为系统滴答定时器为24位的定时器，正常来说8位的范围在 0 -255之间
所以 24 位的 范围为  256*256*256 = 16 777 215
16 777 215 / 9 = 1864135μs = 1864.135ms = 1.864s
所以这个系统滴答定时器的最大延时为 1.864s


3）系统滴答定时器中断优先级设置

通过系统异常优先级寄存器来设置系统滴答定时器的优先级
在设置优先级之前得确定优先级分组，几位是抢占式优先级，几位是子优先级。

这个时候有人就有疑问了，为什么要开中断，开不开中断的差别在哪里？

1. 其实就是排队和插队的区别

2. 如果不进行中断配置，那么在函数的执行过程中，就是只能排队执行，就是轮到你才能执行。

3. 如果对定时器进行了中断配置，那么优先级高的中断会打断掉延时，但是如果没有其他中断，那么它的优先级是最高的，可以插队执行。

3.程序执行代码过程（附源码）

1）初始化延时函数，配置选择时钟源为外部时钟源，预分频为8

这里的 fac_us=SystemCoreClock/8 000 000;                //为系统时钟的1/8  
表示fac_us = 9；  计数9次为1微秒

  1. #include "delay.h"
  2.  
  3. static u8  fac_us=0;	//us延时倍乘数			   
  4. static u16 fac_ms=0;	//ms延时倍乘数,在ucos下,代表每个节拍的ms数
  5.  
  6. 			   
  7. //初始化延迟函数
  8. //SYSTICK的时钟固定为HCLK时钟的1/8
  9. //SYSCLK:系统时钟
  10. void delay_init()
  11. {
  12.  
  13. 	SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);	//选择外部时钟  HCLK/8
  14. 	fac_us=SystemCoreClock/8000000;				//为系统时钟的1/8  
  15.  
  16. 	fac_ms=(u16)fac_us*1000;					//非OS下,代表每个ms需要的systick时钟数   
  17.  
  18. }

2）不进中断的延时函数源码

宏定义的代码：

μs延时函数代码：

  1. //延时nus
  2. //nus为要延时的us数.		    								   
  3. void delay_us(u32 nus)
  4. {		
  5. 	u32 temp;	    	 
  6. 	SysTick->LOAD=nus*fac_us; 					//时间加载	  		 
  7. 	SysTick->VAL=0x00;        					//清空计数器
  8. 	SysTick->CTRL  |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ;	//开始倒数 1<<0
  9. 	//SysTick->CTRL|= 0x01 ;	
  10. 	
  11. 	//do  while 判断就是systick使能(bit0)位为1且（bit16）位为1的时候等待结束
  12. 	
  13. 	//(temp&0x01)说明已经开始开始使能CTRL寄存器并且开始计数了，这个时候为真：1
  14. 	//!(temp&(1<<16))位&是为了判断里面第16位是否为1，为1则temp&(1<<16)为真，
  15. 	//   再取反为假，逻辑与&&判断while里面为假：0，则程序结束，表明计数结束
  16. 	
  17. 	do
  18. 	{
  19. 		temp=SysTick->CTRL;
  20. 	}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));		//等待时间到达   
  21. 	SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;	//关闭计数器
  22. 	SysTick->VAL =0X00;      					 //清空计数器	 
  23. }

ms延时函数代码：

  1. //延时nms
  2. //注意nms的范围
  3. //SysTick->LOAD为24位寄存器,所以,最大延时为:
  4. //nms<=0xffffff*8*1000/SYSCLK
  5. //SYSCLK单位为Hz,nms单位为ms
  6. //对72M条件下,nms<=1864 
  7. void delay_ms(u16 nms)
  8. {	 		  	  
  9. 	u32 temp;		   
  10. 	SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms;				//时间加载(SysTick->LOAD为24bit)
  11. 	SysTick->VAL =0x00;							//清空计数器
  12. 	SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ;	//开始倒数  
  13. 	do
  14. 	{
  15. 		temp=SysTick->CTRL;
  16. 	}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));		//等待时间到达   
  17. 	SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;	//关闭计数器
  18. 	SysTick->VAL =0X00;       					//清空计数器	  	    
  19. }

通过以上对系统滴答定时器的代码配置，我们就可以在日常使用的时候能够精准使用延时。不占用定时器的资源，直接和cpu响应。

3）进中断的延时函数代码（基于基于Cortex M4）- - - 时钟为168M

        可以直接复制使用，不过如果移植为M3架构的芯片，就是需要找到对应的时钟宏定义，把时钟频率改为你当前芯片默认时钟频率就能正常使用了。

  1. #include "delay.h"
  2. #include "stdio.h"
  3.  
  4. u32 delayTime ;
  5. //延时初始化
  6. void delay_Init(void)
  7. {
  8. 	//1us进一次中断
  9. 	if(SysTick_Config(SystemCoreClock/1000000) == 1)
  10. 		printf("系统滴答初始化失败\r\n");
  11. 	SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //关闭系统滴答定时器
  12. }
  13.  
  14. void SysTick_Handler(void)
  15. {
  16. 	if(delayTime > 0 )
  17. 		delayTime--;
  18. }
  19. void delay_us(u32 us)
  20. {
  21. 	delayTime = us;
  22. 	SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;//开启系统滴答定时器
  23. 	while(delayTime);
  24. 	SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //关闭系统滴答定时器
  25. }
  26.  
  27. void delay_ms(u32 ms)
  28. {
  29. 	delayTime = ms * 1000;
  30. 	SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;//开启系统滴答定时器
  31. 	while(delayTime);
  32. 	SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //关闭系统滴答定时器
  33. }

4）代码使用实例


总结 ：

        系统滴答定时器的代码并不是很多，知识相对来说也比较少，主要就是看时钟源的选择，和中断的使用，然后就是驱动响应的寄存器位来控制定时器的开启和关闭，等待计数为0就代表计数时间到了。

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