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。

系统滴答定时器加载值寄存器（STK_LOAD）

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）

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）

• 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

通过对“HAL_SYSTICK_Config()”函数分析，可知只需要传入SysTick初始值，其它的都默认已经设置完成了。

2. 初始化系统滴答定时器
   假设当MCU工作在72MHz，SysTick也工作在72MHz。时钟在1s内完成周期性变化的次数叫做频率（单位：Hz），因此72MHz则表示1秒SysTick计数72000000次，即1毫秒计数72000次。
   因此，如果将72000传入“HAL_SYSTICK_Config()”函数，则SysTick从72000减到0，花费时间为1毫秒，创建函数“SysTickInit()”初始化系统滴答定时器，如代码段 11.3.3 所示。
   代码段 11.3.3 初始化 SysTick（driver_systick.c）

• 12行：使用HAL库提供的全局变量“SystemCoreClock”获取当前系统时钟，再根据传入的cycle，计算出
  SysTick的初始值；
• 25~28行：使用“HAL_SYSTICK_Config()”函数设置SysTick的初始值，并检测是否设置成功;
• 31行：设置滴答定时器中断优先级，这里设置为最高。前面分析“HAL_SYSTICK_Config()”函数，知道该函数也会设置中断优先级，这里重新设置为最高优先级，在当前示例里，SysTick中断的优先级不重要；
• 33行：使能SysTick中断；这里是使能NVIC，而“HAL_SYSTICK_Config()”函数使能的是SysTick；

为了方便修改SysTick的初始值，这里定义几个常见的延时周期，如代码段 11.3.4 所示。当需要延时周期为1毫秒时，传入“CYCLE_1MS”给“SysTickInit()”，则SysTick计数到零花费1毫秒

代码段 11.3.4 定义延时周期（driver_systick.h）

3. 封装延时函数，设置系统滴答定时器中断处理函数
   创建延时函数“SysTickDelay()”，在该函数里设置自定义全局变量systick_t的初始值，SysTick每计数完一次则进入SysTick中断，将全局变量systick_t的值减1，如代码段 11.3.6 所示。一直到systick_t变为零，结束延时，如代码段 11.3.5 所示。

代码段 11.3.5 SysTick 延时函数（driver_systick.c ）

代码段 11.3.6 SysTick 中断处理函数（stm32f1xx_it.c）

4. 主函数调用验证
   代码段 11.3.7 SysTick 延时点灯（main.c）

• 5行：初始化SysTick，这里传入CYCLE_1MS，则延时函数“SysTickDelay()”的单位为1毫秒；
• 7~16行：初始化LED，调用延时函数“SysTickDelay()”，传入1000，则延时为1秒；

11.4实验效果

本实验对应配套资料的“5_程序源码4_基础重点—SysTick定时器”。打开工程后，编译，下载，可以看到红色LED灯间隔1秒，交替闪烁。读者可修改代码段 11.3.7 中的第5行时钟周期，或者13、15行的延时时间，改变LED灯的闪烁间隔时间。

通过LED展示SysTick的延时结果不够严谨，有条件的读者可以使用示波器或逻辑分析仪测试LED灯对应引脚（PB0，在J21_3引出）的翻转时间，如图 11.4.1 所示，分别修改延时时间10us、1ms、1s后逻辑分析仪测量值。

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