stm32F40x系统滴答定时器计算方法及应用（寄存器版本）_定时器延时1s时间怎么算

概述

        系统滴答定时器计算方法，在这记录一下，防止时间久了遗忘。

下图是：时钟树的一小部分：在STM32F4xx中文参考手册.pdf文档第107页可以找到。

框架图：

控制状态寄存器：  SysTick->CTRL

自动重装载寄存器：SysTick->LOAD

当前值寄存器：    SysTick->VAL

校准值寄存器：    SysTick->CALIB

上面框架图是来自于：Cortex M3权威指南(中文).pdf 文档第282-315页

1、换算与时钟源选择     

外部时钟源: HCLK = 168MHz / 8
内核时钟：  HCLK = 168MHz
这里选择了  168MHz / 8 = 21MHz
  21MHz = 21000KHz = 21000 000Hz
  1us = (21 000 000Hz/s) / 1000 000 = 21次
也就是1us它里面的val会减21次，因为在21MHz频率，1us中有21个脉冲波。但减到0时，会产生一个中断事件。
2、系统滴答定时器是什么？

答：系统滴答定时器（Systick）是一个24bit的定时器，因此它一次最多可以计数2的24次方个时钟脉冲。用于系统中的时钟节拍，可以不断地产生1uS的中断。
①：SysTick->VAL（最大值24位）
存放24位：二进制(1111 1111 1111 1111 1111 1111) <=> 16进制 0xFFFFFF
       计数最多为：16777215次
       16777215 / 168 = 0.099864375s = 99.864375ms 约等于 100ms 
       16777215 四舍五入 16800000
       168MHz = 168000000
       16800000/168000000 = 0.1s = 100ms   这个计时太短(过快)无法满足所需
       如果是使用了21MHz来计算的话刚好是168的8倍，所以得出计算结果为：800ms
②：800ms计算过程
       同样计算公式： oxffffff / 21000    
       16777215 / 21 = 798.9ms            这个时间基本满足所有计时时间
       也就是最多可以记这么多毫秒： oxffffff / 21000 = 798.9ms    

3、系统滴答定时器延时1S的原理

       思路：利用systick定时器为递减计数器，设定初值并使能它后，它会对每1个系统时钟周期计数器减1，计数到 0时，SysTick计数器自动重装初值并继续计数，同时触发中断。那么每次计数器减到0，时间经过了：系统时钟周期*计数器初值。我们使用168M作为系统时钟，那么每次计数器减1所用的时间是1/168M，计数器的初值如果是168000，那么每次计数器减到0，时间经过(1/168M)*168000=0.001，即1ms。
答：（简单理解：用168M的时钟频率，即1s计数168M=168000000次，那1ms计数168000次，所以计数值为168000，那1us计数168次，所以计数值为168）。

4、配置流程：
①：系统滴答ms级延时设置
    选择时钟源、清空当前计数器的值、设置重载值、使能计数器、等待定时时间到、关闭倒数计数器、计数器清零

②：系统滴答us级延时设置
    选择时钟源、清空当前计数器的值、设置重载值、使能计数器、等待定时时间到、关闭倒数计数器、计数器清零

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systick.h文件

#ifndef  __SYSTICK_H__
#define  __SYSTICK_H__
 
#include <stm32f4xx.h>
 
void systick_delay_us(u32 nus);
void systick_delay_ms(u16 nms);
void systick_delay_xms(u32 xms);
 
 
#endif

systick.c文件

#include "sysTick.h"
 
 
/*
函数功能：系统滴答微秒延时
函数形参：nus
返回值：无
*/
void systick_delay_us(u32 nus)
{	
	//21MHz = 21000000Hz/s  = 21000Hz/ms = 21us
	if(nus>(0xffffff / 21))	//微秒，只要是大于这个值就不允许延时
	{
		return;
	}
	SysTick->CTRL &= ~(0x1<<2);//选择21MHz的时钟源
	SysTick->VAL = 0x00; 	   //清空当前计数器的值
	SysTick->LOAD = nus * 21;  //要记的数
	SysTick->CTRL |= 1<<0;	   //使能倒计数寄存器
	/** SysTick->CTRL中的Set bit 16 - count flag **/
	while(!(SysTick->CTRL & (0x1<<16)))//等待定时时间达到产生(位16)的标志
	{
		;
	}
	SysTick->CTRL &= ~(1<<0);	//关闭倒数计数器 清零  可以不写
	SysTick->VAL &= ~(1<<0);	//计数器清零   可以不写，寄存器有自动清零功能
}
 
 
/*
函数功能：系统滴答豪秒延时
函数形参：nms
返回值：无
*/
void systick_delay_ms(u16 nms)
{	
	//21MHz = 21000000Hz/s  = 21000Hz/ms
	if(nms>(0xffffff / 21000))	//毫秒，只要是大于这个值就不允许延时
	{
		return;
	}
	SysTick->CTRL &= ~(0x1<<2);  //选择21MHz的时钟源
	SysTick->VAL = 0x00; 	     //清空当前计数器的值
	SysTick->LOAD = nms * 21000; //要记的数
	SysTick->CTRL |= 1<<0;	     //使能倒计数寄存器
	/** SysTick->CTRL中的Set bit 16 - count flag **/
	while(!(SysTick->CTRL & (0x1<<16)))//等待定时时间达到产生(位16)的标志
	{
		;
	}
	SysTick->CTRL &= ~(1<<0);	//关闭倒数计数器 清零  可以不写
	SysTick->VAL &= ~(1<<0);	//计数器清零   可以不写，寄存器有自动清零功能
}
 
 
/*
函数功能：系统滴答 实现任意ms级别的延时
函数形参：nms
返回值：  无   
备注：    以500ms的延时为基准延时
*/
void systick_delay_xms(u32 xms)
{
	u16 i =0;//延时的倍数循环变量
	//计算整数个基准延时
	for(i=0; i<xms/500; i++)
	{
		delay_ms(500);
	}
	//如果不是整数倍 有剩余的延时
	if(xms%500!=0)  //有余数
	{
		delay_ms(xms%500);
	}
}
 

main.c

#include "led.c"
#include "systick.h"
 
int main(void)
{
    led_init();
    while(1)
    {
        LED1_ON;
        systick_delay_ms(500); //延时0.5s
        LED1_OFF;
        systick_delay_ms(500); //延时0.5s
    }
}