STM32的SYSTICK详解

Ele_insect

什么是SYStiCK:

这是一个24位的系统节拍定时器system tick timer,SysTick,具有自动重载和溢出中断功能，所有基于Cortex_M3处理器的微控制器都可以由这个定时器获得一定的时间间隔。

1 {% w- V9 |  F4 _7 T0 f0 \

作用：

在单任务引用程序中，因为其架构就决定了它执行任务的串行性，这就引出一个问题：当某个任务出现问题时，就会牵连到后续的任务，进而导致整个系统崩溃。要解决这个问题，可以使用实时操作系统（RTOS）.

因为RTOS以并行的架构处理任务，单一任务的崩溃并不会牵连到整个系统。这样用户出于可靠性的考虑可能就会基于RTOS来设计自己的应用程序。这样SYSTICK存在的意义就是提供必要的时钟节拍，为RTOS的任务调度提供一个有节奏的“心跳”。

微控制器的定时器资源一般比较丰富，比如STM32存在8个定时器，为啥还要再提供一个SYSTICK？原因就是所有基于ARM Cortex_M3内核的控制器都带有SysTick定时器，这样就方便了程序在不同的器件之间的移植。而使用RTOS的第一项工作往往就是将其移植到开发人员的硬件平台上，由于SYSTICK的存在无疑降低了移植的难度。

  SysTick定时器除了能服务于操作系统之外，还能用于其它目的：如作为一个闹铃，用于测量时间等。

' |; \8 b& L8 Q9 T( D% ^7 I- s

要注意的是，当处理器在调试期间被喊停（halt）时，则SysTick定时器亦将暂停运作。

4 \1 R, y6 p/ _' P
" T/ @, M: |* c( H' [

时钟的选择：

- x- Q$ G9 Z% N: r& i7 _0 H

用户可以在位于Cortex_M3处理器系统控制单元中的系统节拍定时器控制和状态寄存器（SysTick control and status register ,SCSR）选择systick 时钟源。如将SCSR中的CLKSOURCE位置位，SysTick会在CPU频率下运行；而将CLKSOUCE位清除则SysTick会以CPU主频的1/8频率运行。

3.5版本的库函数与以往的有所区别

不存在stm32f10x_systick.c文件，故原来的一些函数也不存在，比如SysTick_SetReload(u32 reload);SysTick_ITConfig(FunctionalState NewState);等

! R4 V6 |* Q/ F% l7 H

在3.5版本的库函数中与systick相关的函数只有两个

1 _5 r" E+ u- o( A

第一个，SysTick_Config(uint32_t ticks)，在core_cm3.h头文件中进行定义的。

4 ~  n9 I, H  @9 @% k# `- C

第二个，void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)，在misc.c文件中定义的。

SysTick_Config(uint32_t ticks)，在core_cm3.h

主要的作用：

- J8 O8 {. c! ~' `

1、初始化systick

9 t; J9 {: J- w5 a8 D5 k1 f

2、打开systick

3、打开systick的中断并设置优先级

. i- I3 c# N# X& O" m$ N9 q

4、返回一个0代表成功或1代表失败

( F! \% N( F/ M1 c* s0 F

注意：

Uint32_t ticks  即为重装值，

这个函数默认使用的时钟源是AHB，即不分频。

要想分频，调用void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)，

* I7 ]- c5 P, U7 F  p4 s, V, T

但是要注意函数调用的次序，先SysTick_Config(uint32_t ticks)，

后SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)

/ N, {. V% W8 _$ u6 l% C
& m% {- {; R+ X) w1 C3 G! K; @  Y

函数说明：

& s) }4 F- T# o- H5 F2 W" ?

/**

* @brief  Initialize and start the SysTick counter and its interrupt.

3 q) l% _. u0 x

*

* @param   ticks   number of ticks between two interrupts

. O8 V" ?4 D- G! I: r

* @return  1 = faiLED, 0 = successful

  q6 C# ^  B* P6 L* ]& _

*

! u  ]# \- y! [9 i3 H

* Initialise the system tick timer and its interrupt and start the

. l! o8 v5 u2 J3 l1 R$ o

* system tick timer / counter in free running mode to generate

* periodical interrupts.

*/

static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)

; R* a$ s7 \* t0 q9 o; W" ^9 _

{

  IF (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)  return (1);            

  /* Reload value impossible */重装载值必须小于0XFF FFFF,为什么，这是一个24位的递减计数器。

2 m1 @, X4 H3 G

  SysTick->LOAD  = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;

     /* set reload register */设置重装载值，SysTick_LOAD_RELOAD_Msk定义见后面

9 j) G& s  g! v& p! n- g  m

  NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);

, M8 v  b9 ]' h. Q3 W

/* set Priority for Cortex-M0 System Interrupts */

; ?1 J. R1 j4 S( W2 Y3 h1 H

  SysTick->VAL   = 0;

- V* w% _! u# p! F$ X7 X

  /* Load the SysTick Counter Value */

  SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |

                   SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   |

                   SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                  

/* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */

* V' _" X5 d1 ^

  return (0);

  /* Function successful */

}

#endif

与systick相关的寄存器定义
4 K; h- W6 H( x8 P2 s3 v- t

/** @addtogroup CMSIS_CM3_SysTick CMSIS CM3 SysTick

- U, w( |+ k  R. u* B

  memory mapped structure for SysTick

9 {1 p$ g  r* @+ E

  @{

6 }& x0 F' q; _% d

*/

+ \' J. s+ E' T

typedef struct

; s" O2 `- y8 T, Q# d2 \! N2 o

{

: S1 I1 i- _. C2 g

  __IO uint32_t CTRL; /*!< Offset: 0x00  SysTick Control and Status Register */

  __IO uint32_t LOAD; /*!< Offset: 0x04  SysTick Reload Value Register       */

8 s0 A' u/ e6 i6 L

  __IO uint32_t VAL; /*!< Offset: 0x08  SysTick Current Value Register      */

7 }2 [3 {3 O& t8 X; F. M) H

  __I  uint32_t CALIB; /*!< Offset: 0x0C  SysTick Calibration Register        */

  s, R% @% z1 G7 h+ b/ G3 F7 i

} SysTick_Type;

与systick寄存器相关的寄存器及位的定义

# z* d% Q* x9 ]4 c

/* SysTick Control / Status Register Definitions */控制/状态寄存器

) m+ ]8 |: x1 R& y. N2 c#define  SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Pos  16      /*!< SysTick CTRL: COUNTFLAG Position */
3 M1 o' X% I. E1 V# W$ h

#define SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk         (1ul << SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Pos)         

/*!< SysTick CTRL: COUNTFLAG Mask */ 溢出标志位

# ~9 ~* }9 R9 P7 n1 C) m( ~
& U' d0 Z+ D$ \9 k4 X( x9 S

#define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos   2       /*!< SysTick CTRL: CLKSOURCE Position */

# a/ g' ]' X+ `0 t- l

#define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk         (1ul << SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos)  

) i; W$ F$ }4 x

/*!< SysTick CTRL: CLKSOURCE Mask */时钟源选择位，0=外部时钟；1=内核时钟

9 [9 x* F0 X& v$ O; c* w2 D2 @

#define SysTick_CTRL_TICKINT_Pos      1        /*!< SysTick CTRL: TICKINT Position */

, O( z0 x* O$ E5 C, ~1 M9 P

#define SysTick_CTRL_TICKINT_Msk           (1ul << SysTick_CTRL_TICKINT_Pos)         

& K) l4 R) C; h+ n

/*!< SysTick CTRL: TICKINT Mask */异常请求位

' {  P& j: g7 l" Y
' N6 H6 w9 _' k0 F: V1 n" H0 h

#define SysTick_CTRL_ENABLE_Pos             0       /*!< SysTick CTRL: ENABLE Position */

#define SysTick_CTRL_ENABLE_Msk            (1ul << SysTick_CTRL_ENABLE_Pos)               

/*!< SysTick CTRL: ENABLE Mask */使能位

' u; E' z# C+ U6 L  E5 h

/* SysTick Reload Register Definitions */

#define SysTick_LOAD_RELOAD_Pos             0    /*!< SysTick LOAD: RELOAD Position */

#define SysTick_LOAD_RELOAD_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_LOAD_RELOAD_Pos)        

5 R% d% Q) }; U" v# e8 W

/*!< SysTick LOAD: RELOAD Mask */

3 I5 A2 N8 [2 P9 V% X$ E
0 S2 O6 Y, _0 i4 F1 k4 y- P

/* SysTick Current Register Definitions */

#define SysTick_VAL_CURRENT_Pos             0       /*!< SysTick VAL: CURRENT Position */

#define SysTick_VAL_CURRENT_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_VAL_CURRENT_Pos)        

/*!< SysTick VAL: CURRENT Mask */

3 k; i" B9 R' ^* d
( c# s9 q1 s  @! N+ H/ u7 C

/* SysTick Calibration Register Definitions */

#define SysTick_CALIB_NOREF_Pos            31      /*!< SysTick CALIB: NOREF Position */

" h, H( @/ n0 R, h

#define SysTick_CALIB_NOREF_Msk            (1ul << SysTick_CALIB_NOREF_Pos)              

1 b4 Y9 i: n; |0 @8 x. H

/*!< SysTick CALIB: NOREF Mask */

1 W+ H# }* d8 {) l
0 L) I& Y0 i" ?4 q: e( U$ r" ^

#define SysTick_CALIB_SKEW_Pos             30       /*!< SysTick CALIB: SKEW Position */

0 c6 S3 R; {! ?) I6 f) c, v3 o

#define SysTick_CALIB_SKEW_Msk             (1ul << SysTick_CALIB_SKEW_Pos)               

6 |4 N1 x' W/ X2 Y# k

/*!< SysTick CALIB: SKEW Mask */

% l' e  q( K8 g

#define SysTick_CALIB_TENMS_Pos             0       /*!< SysTick CALIB: TENMS Position */

7 a: G! t/ Y: }

#define SysTick_CALIB_TENMS_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_VAL_CURRENT_Pos)        /*!< SysTick CALIB: TENMS Mask */

+ \2 J% F6 Z, c# P4 g' x

/*@}*/ /* end of group CMSIS_CM3_SysTick */

1 U/ o; s3 m6 ]; g& M

与systick相关的寄存器的说明
: a- d6 ]. ?2 b
: i# X1 g0 D9 |% z, P' {
3 O( w! D7 _) d9 g- r8 S! w" _$ r
$ h: ]/ E9 x1 }/ t

void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)

4 \5 D3 \5 E2 ?* d% G- M0 h5 M

作用：

+ I, G* O" C. \  f' v( ?

选择systick的时钟源，AHB时钟或AHB的8分频

9 t+ B$ j0 F  @% j

默认使用的是AHB时钟，即72MHz

: y& C, ?7 \9 ~$ V' w0 x& L

函数说明：

/**

: p/ r4 @% t# i5 |9 N& \

  * @brief  Configures the SysTick clock source.

  * @param  SysTick_CLKSource: specifies the SysTick clock source.

  *   This parameter can be one of the following values:

  *     @arg SysTick_CLKSource_HCLK_Div8: AHB clock divided by 8 selected as SysTick clock source.

  *     @arg SysTick_CLKSource_HCLK: AHB clock selected as SysTick clock source.

  * @retval None

! z  B; a- _+ R6 O2 x( z/ a7 n

  */

# T) G! ?( A8 B1 t" x2 E

void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)

{

  /* Check the parameters */

3 j2 c  y& k! s0 N& b% w6 L5 C

  assert_param(IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SysTick_CLKSource));

7 o- h. r) U5 ?# @: {8 _: {

  if (SysTick_CLKSource == SysTick_CLKSource_HCLK)

; |9 c+ }  I4 U7 s$ ~$ K9 `9 y

  {

    SysTick->CTRL |= SysTick_CLKSource_HCLK;

- k6 A2 k' s% m' O! |

  }

  else

  {

    SysTick->CTRL &= SysTick_CLKSource_HCLK_Div8;

7 D" G2 \1 c' [$ r+ q6 v& y5 m

  }

) i# P: k: _4 F

}

9 K$ Y: }- D: }% L$ Y
) o! n" y1 h/ a8 y' G4 w; Y
& y. {' ~5 G. s6 o

Systick时钟源的定义：

" U% ?$ a% s  f

/** @defgroup SysTick_clock_source

  * @{

5 s& C4 l0 h3 k1 w* ~5 d+ `

  */

* y. Y; d8 J0 L( k; J
! K8 k6 }: ^( A! o

#define SysTick_CLKSource_HCLK_Div8    ((uint32_t)0xFFFFFFFB)//将控制状态寄存器的第二位置0，即用外部时钟源

5 ]6 m/ {9 t3 G' A! R/ \

#define SysTick_CLKSource_HCLK         ((uint32_t)0x00000004)//将控制状态寄存器的第二位置1，即用内核时钟

#define IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SOURCE) (((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK) || \

                                       ((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK_Div8))

( w* ?# \; P- x! ?# a7 U
3 O. W: `- y+ }' `8 V* L

Systick定时时间的设定：

& ?" j) e  B: N$ X( S

重装载值=systick 时钟频率(Hz)X想要的定时时间（S）

5 u% L; p! D9 l) u. Z6 n, S4 \

如：时钟频率为：AHB的8分频；AHB=72MHz那么systick的时钟频率为72/8MHz=9MHz;要定时1秒，则

重装载值=9000000X1=9000000；

定时10毫秒

重状态值=9000000X0.01=90000

5 K' M+ h2 s! I# N

Systick的中断处理函数，

在startup_stm32f10x_hd.s启动文件中有定义。

6 V# H- R' s$ A5 O2 B$ T

DCD     SysTick_Handler            ; SysTick Handler

9 N* R' a* ]  L; r0 t7 Q* `( ~

根据需要直接编写中断处理函数即可：

Void SysTick_Handler (void)

) O2 v+ @1 F0 \# r6 S

{ ;}

注意：

$ v2 Z5 L! v! Z9 x

如果在工程中，加入了stm32f10x_it.c,而又在主函数中编写中断函数，则会报错。
* x6 L. f3 d, [/ J) p# j# x7 w2 H( B

5 Y, q# d% p6 O6 q, S& i. Z5 [

因为在stm32f10x_it.c文件中，也有这个中断函数的声明，只是内容是空的。

/**

  * @brief  This function handles SysTick Handler.

  * @param  None

& ?) `; G$ {6 N* [/ d, L; e

  * @retval None

  */

void SysTick_Handler(void)

, T% z: O, K8 E* M+ u. m

{

}

: }. u9 ?* z; Z% w1 b

中断优先级的修改

在调用SysTick_Config(uint32_t ticks)之后，调用 void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)。这个函数在core_cm3.h头文件中。

具体内容如下：

/**

0 N/ z1 B3 e& [; ?6 B

* @brief  Set the priority for an interrupt

*

* @param  IRQn      The number of the interrupt for set priority

* @param  priority  The priority to set

*

* Set the priority for the specified interrupt. The interrupt

1 ^6 v6 h: a( Z  w- a" t* O5 e, K- ?

* number can be positive to specify an external (device specific)

/ H1 Q0 \. H% p& N8 s) F7 _

* interrupt, or negative to specify an internal (core) interrupt.

$ v/ W  o/ h. @, c- \

*

! H0 q! o2 f! P7 I; Z

* Note: The priority cannot be set for every core interrupt.

% J$ t' S  |" }+ m. Q

*/

" {: v7 d$ k+ M& Y5 k% M: w
" x! b( F3 w2 ~& p5 i# p


7 r5 T1 {/ \; Y' L6 J  S$ c4 ?( Y

static __INLINE void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)

{

2 s5 F. ~% U9 c6 f

  if(IRQn < 0) {

% e* a: y& @' }' b

    SCB->SHP[((uint32_t)(IRQn) & 0xF)-4] = ((priority << (8 - __NVIC_PRIO_BITS)) & 0xff); } /* set Priority for Cortex-M3 System Interrupts */

% \, Q2 l& y% ?, Q# w

  else {

+ w0 T  X5 ?5 f  D" C1 b/ @' r* |# U

    NVIC->IP[(uint32_t)(IRQn)] = ((priority << (8 - __NVIC_PRIO_BITS)) & 0xff);    }        /* set Priority for device specific Interrupts  */

}

" z" x6 O; `/ \2 D4 g6 {

下面以一个实例来说明：

利用systick来实现以1秒的时间间隔，闪亮一个LED指示灯，指示灯接在GPIOA.8，低电平点亮。

* C/ z4 S2 g; [+ l/ w  J1 s4 y- d
1 n& X) J0 t7 L$ e$ c" K$ I' h

#include "stm32f10x.h"

//函数声明

void GPIO_Configuration(void);//设置GPIOA.8端口

u32 t;//定义一个全局变量

int main(void)

{

// SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);

       SysTick_Config(9000000);

       SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);

       GPIO_Configuration();

       while(1);      

}

4 F! A2 S' r& {7 H! o/ y. W) \+ O1 A  [

//GPIOA.8设置函数

void GPIO_Configuration(void)

{

GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;//定义一个端口初始化结构体

       RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//打开GPIOA口时钟

       GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//设置为推挽输出

       GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//设置输出频率50M

       GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;//指定第8脚

       GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//初始化GPIOA.8      

       GPIO_SetBits( GPIOA,  GPIO_Pin_8);//置高GPIOA.8，关闭LED

}

//systick中断函数

void SysTick_Handler(void)

{

t++;

       if(t>=1)

       {

              if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8)==1)

              {GPIO_ResetBits( GPIOA, GPIO_Pin_8);}      

       }

       if(t>=2)

       {

              if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8)==0)

                     {GPIO_SetBits( GPIOA, GPIO_Pin_8);}

                     t=0;

       }

}

3 d- e  ^2 p0 x/ y) I) N

模拟后的结果

1、8分频后结果
7 h# Q% ]6 b! q, R

+ Q! `$ y5 U3 f9 Z

2、直接调用SysTick_Config(9000000);即不分频的结果，间隔为1/8=0.125s

8 w$ I$ t/ Q# Z0 X

总结：

1、要使用systick定时器，只需调用SysTick_Config(uint32_t ticks)函数即可，

   自动完成了，重装载值的装载，时钟源选择，计数寄存器复位，中断优先级的设置(最低)，开中断，开始计数的工作。

2、要修改时钟源调用SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)。

3、要修改中断优先级调用

     void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)

应用说明：

1、因systick是一个24位的定时器，故重装值最大值为2的24次方=16 777 215，

   要注意不要超出这个值。

2、systick是cortex_m3的标配，不是外设。故不需要在RCC寄存器组打开他的时钟。

3、每次systick溢出后会置位计数标志位和中断标志位，计数标志位在计数器重装载后被清除，而中断标志位也会随着中断服务程序的响应被清除，所以这两个标志位都不需要手动清除。

4、采用使用库函数的方法，只能采用中断的方法响应定时器计时时间到，如要采用查询的方法，那只能采用设置systick的寄存器的方法，具体操作以后再做分析。

CRAZY_argentina

好长的文章啊。大佬发表的帖子，感觉很厉害，很棒

Dollche

学习学习一下，谢谢楼主

zhi_hui_zhou

这个，实在是太高端了。