STM32实现延时（Systick+Tim）_stm32定时器延时

在STM32单片机中，实现延时一般都是使用定时器，既可以使用Systick定时器，也可以使用常规的定时器。

定时器在设置了定时并开启之后，就会进入自主运行模式，其中，初始化设置这一阶段是由CPU执行相应指令完成的，之后，定时器外设就会自行计数，这个过程中，CPU就不需要再参与了。这一过程，不管定时器有没有配置中断，定时器都会独立于CPU自主工作。

那么，定时器配置中断和不配置中断有什么区别呢？

定时器在工作时，我们怎么知道有没有到达定时时间呢？因为我们需要判断是否到达，然后据此触发一些相应的动作。如果不配置中断，就需要CPU去不断判断定时器状态标志位是否被置位，这时候，才需要CPU的参与，这就是常说的轮询，效率不高；如果配置了中断，就不用CPU去轮询，定时器模块完成计时的时候，就会给CPU发一个中断通知，然后CPU再去处理中断事务，也就是说，不需要CPU去轮询。

所以，CPU参与不是为了实现定时，而只是去判断定时器有没有完成定时。

之前，我以为定时器计时也是CPU来实现的，还在想，是不是通过并发来实现的，其实，并不是的，各外设在配置完成后都可以独立工作，并不需要CPU全程参与。所以不要弄错了。如果按照这种错误的思路，那么，延时就不可能会实现，因为定时和主循环和并发执行的，不可能会等待计时完成再执行后面的程序。

这里要说的其实就是定时器是独立工作的。

延时的思路

在学习51时，常使用for循环来实现延时。

延时的思路，其实就是让程序在一个地方空等一段时间，for循环就是在一个地方等待来实现延时，只是这种for循环的方式，难以准确估计等待的时间。

要想实现精准的延时，就需要用到定时器。

让定时器一直阻塞轮询，只有到达计时时间，才会结束轮询，继续执行后续的指令。

接下来，分别使用Systick和定时器来实现延时。

Systick实现延时

直接参考：

【STM32】Systick滴答定时器_一只大喵咪1201的博客-CSDN博客

Systick定时器，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。
Systic定时器也叫做滴答定时器，是一个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。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，即使在睡眠模式下也能工作。
如果想熟悉框图，可直接参考：

嵌入式学习笔记——SysTick(系统滴答)_systick寄存器_小向是个Der的博客-CSDN博客

SysTick定时器被捆绑在NVIC中，用于产生SYSTICK异常（异常号：15），被操作系统所调用（当上了操作系统时，其他应用程序则不能再使用该滴答时钟来延时）。

Systick需要初始化吗？继续往下看就知道了。

相关寄存器介绍

Systick有四个主要的寄存器，在标准库中定义如下

接下来依次讲解

寄存器CTRL

叫做SysTick控制及状态寄存器，它有四个位起控制和监视作用，分布情况如下图

位0：（使能）ENABLE位。和所有外设一样，在使用之前，都需要将使能位置1，也就是开启Systic定时器，写0则关闭。

这个位就说明了，systick也是要使能的。

位1：TICKINT位。它是和中断相关的位，SysTick定时器被捆绑在NVIC中，用于产生SYSTICK异常（异常号：15）。Systick中断的优先级也可以设置。将这一位置1后，VAL寄存器中的值减到0时就会进入中断。如果写0，VAL寄存器中的值减到0时不会进入中断，会重新开始下一轮的计数。

中断回调函数在stm32f4xx_it.c中

位2：CLKSOURE位。它是用来选择时钟源的。Systick定时器有俩个时钟源，一个是内部时钟源，它的频率较高，一般和HCLK相同，另一个是外部时钟源，它的频率较低，是HCLK的八分之一。

这里的外部，不是说芯片外部，而是相对内核来说的

参考时钟树理解

注意，HCLK和FCLK的时钟频率是相同的。

位16：COUNTFALG位。这是一个状态位，它在计数的过程中是0，当VAL寄存器中的值减为0时，该位就会由硬件自动置1，并且该位只能读，不能写。

寄存器LOAD

叫做SysTick重装载数值寄存器，它是一个24位的寄存器，分布如下图

这24位是从0到23的，叫做RELOAD位。它里面放的值就是计时用的初值，VAL寄存器中的值就是从这里取出的，当VAL寄存器中的值减为0后，就会自动从LOAD寄存器中再将这个初值取出放入VAL寄存器中，然后继续做减一处理，一直循环下去，除非将使能位写0。

寄存器VAL

叫做Sysytic当前数值寄存器。它是一个24位的寄存器，分布如下图

这24位也是从0到23的，叫做CURRENT位。它里面放的值就是用来计时减一的初值，当这里的值减1到0后，就会自动从LOAD寄存器中再取过来一个初值，继续做减1操作，如此循环，除非将使能位写0。而且VAL寄存器中的值是可以修改的，在计时过程中如果想修改计时时间，则将要计时的初值先放入LOAD寄存器中，再对VAL寄存器写1，则VAL寄存器就会清0，然后从LOAD寄存器中取初值进行新的计时。

寄存器CALIB

叫做SysTick校准数值寄存器。它的分布如下图

这个寄存器很少使用到，等用到的时候再作详细介绍。

与Systick有关的库函数

注意，我这里是基于stm32F407的

STM官方对Systick的使用也提供了库函数，让我们在使用的时候更加方便，不用挨个配置相关的寄存器。

计数初值配置函数

STM官方提供了计数初值配置函数，我们只需要计算出需要计数几个Systick的时钟周期即可，至于LOAD寄存器以及VAL寄存器中的值就不用我们计算好再放进去了。
代码如下：

事实上，这一个函数就可以将systick配置好

这几个位为1分别表示：

时钟源选择内核时钟；

开启中断；

使能systick；

时钟源选择库函数

用这个函数初始化之后，如果需要修改时钟源，也有对应的函数

在STM官方提供的库函数里的misc.c源文件中定义了时钟源选择库函数。
代码如下：

Systick初始化

F407可以直接调用函数SysTick_Config完成初始化

这里时钟是自动获取的，407的库函数提供了一个获取时钟的函数RCC_GetClocksFreq

RCC_Clocks是个结构体变量，可以接着获取对应的指针，而不用我们自己去查找

比如RCC_Clocks.HCLK_Frequency，单位Hz

根据时钟计算计数值然后传入初始化函数，比如上面的初始化1ms

systick中断和延时

如果用systick来做中断，那么进行上述配置就行了。

如果是想用systick来延时，那么可以不用上面的函数来初始化，因为这种情况下不必开启中断。甚至都不用初始化，只要在延时时使能systick定时器就行。

比如正点原子用systick来延时，他们的初始化其实就是把时钟配置成8分频，然后算了下两个一会儿延时时要倍乘的数据。

us延时

ms延时

思路其实都一样，设置计数值，然后使能开始，接着死循环等待时间到达，然后就关闭并清空计数器。

更长时间的ms延时

附：

F103的systick的初始化如下：

//systick定时器初始化
void SystickInit(void)
{
    RCC_ClocksTypeDef  rcc_clocks;
    RCC_GetClocksFreq(&rcc_clocks);  
 
    SysTick_Config(rcc_clocks.HCLK_Frequency / 1000);
}

其实和F407类似。

这里有个问题得注意下，那就是SysTick_Config是个静态的内联函数，是直接在头文件中定义的。

这里虽然是静态的，但是是直接写到头文件中，然后被包含在其他文件中，就相当于是直接写在目标文件中，加上是static的，被限制在了文件内部，所以多文件include不会有重复包含的问题，具体可了解静态内联函数的特性，此处不赘述。

常规定时器实现延时

定时器实现的思路也比较简单，定时器一般有ms定时和us定时，我们可以先初始化两个定时器，一个配置成1ms定时，一个配置成1us定时。

以下以us级定时器为例说明如何基于定时器编写延时函数。

实现微秒级延时
void TIM3Init(void)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseInitStruct;
 
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);       	//开启时钟
 
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 0xffff;                	//装载计数值
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 42 - 1;              //装载预分频值，1us
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;    //预分频值为1
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数方式
 
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStruct);            //进行定时器配置	
 
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);	//使能TIMx外设
}
 
// 微秒延时
void delay_us(uint16_t us)
{
	u16 tp1;
	u16 tp2;
	u16 dif;
	
	tp1 = TIM3->CNT;
	while(1)
	{
		tp2 = TIM3->CNT;
		dif = tp2 - tp1;
		if(dif >= us)
			break;
	}
}

上面就是利用定时器的两次计数的差是否到了要设定的时间，因为此时定时器每次计数都是1us，那么计数之差到了要设定的微秒时间时，就表示延时时间到了。

如果还没到，就会在while死循环里一直判断，直到时间到了就退出循环。

因此，能实现延时的目的。

ms级延时是一样的思路。

定时器做延时的时候不需要开启中断，我们利用的是它的计数。