SysTick定时器的一个简单应用

SysTick即为系统定时器，又称嘀嗒定时器，是Cortex-M3内核的一个外设，集成在NVIC中。SysTick是一个24bit的向下递减的计数器，每计数一次的时间为1/SYSCLK（SYSCLK一般为72MHz）。

操作系统需要执行多任务管理，用SysTick产生中断，确保单个任务不会锁定整个系统。同时SysTick还可用于闹钟定时、时间测量等。

由于Cortex-M3芯片都有SysTick，所以软件可以很容易地在Cortex-M3的产品间移植。

我们待会儿将利用SysTick产生1s的时基，让LED一秒钟闪烁一次，以完成SysTick的定时实验。

注：本文所用芯片为stm32f103。

SysTick寄存器

SysTick定时器由四个寄存器控制，如图7-1所示。

图7-1

上图是对四个寄存器各个位的描述。其中最后一个校准值寄存器（STK_CALIB）在定时实验中并没有用到，这里暂且不介绍，有兴趣的读者可以自行查找其他资料阅读。

编程要点

向SysTick重装载值寄存器（STK_LOAD）写入新的重装载值；
配置中断优先级；
写SysTick当前值寄存器（STK_VAL），将当前值清0；
写SysTick控制及状态寄存器（STK_CTRL），启动SysTick。

SysTick属于内核外设，其相关的寄存器定义和库函数都在core_cm3.h中。如图7-2为core_cm3.h头文件里配置SysTick的源码截图。

图7-2

SysTick_Config()库函数即是按照上述的编程要点完成SysTick配置的。我们在实际项目中时可以直接调用这个库函数来完成配置。而形参ticks用来设置STK_LOAD的值，最大不超过2^24。然后配置中断优先级，清空STK_VAL，最后配置STK_CTRL。其中，在配置中断优先级时调用了NVIC_SetPriority()库函数，传入的优先级实参为(1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1，其中宏__NVIC_PRIO_BITS为4，则可得其优先级为15，则可以看出其默认设置的优先级在内核外设中是最低的。

那么如果我们同时设置了内核外设和片上外设的优先级，该如何判断孰高孰低呢？

在专栏（stm32）：stm32中断初识与实践（上）里说过，在配置外设中断优先级时，需要先分组，再设置抢占优先级及子优先级，那么我们把内核外设的优先级也用同一配置方式分解为这三个部分。

假设配置一个外设的中断优先级分组为3，抢占优先级为2，子优先级为1，而SysTick优先级为4。则将SysTick优先级4转换为二进制，为0100(0b)，在分组为3时，SysTick抢占优先级为010(0b)，即为2，子优先级为0。我们先比较抢占优先级，发现相同，那么比较子优先级，此时SysTick子优先级为0，而我们假设的外部中断子优先级为1，所以SysTick优先级大于假设的外设优先级（数值越小，优先级越高）。

中断时间计算

SysTick的计数器执行的是倒计时，我们要计算中断计数时间，需要知道计数总量（STK_LOAD的值）、时钟源频率等两个参数。打个比方，这相当于我们要计算运动时间，需要知道距离和速度，那么STK_LOAD的值即为距离，时钟源频率即为速度。则中断计数时间为（假设STK_LOAD的值为VALUE，时钟源频率为CLK，中断计数时间为T）：

T = VALUE / CLK（其中，CLK为72MHz）

当STK_LOAD的值VALUE减到0时，即可产生中断。如果设置VALUE=72000，那么中断一次的时间T = 72000 / 72MHz = 1ms。

定时时间计算

得出中断一次的时间后，我们可以设置一个变量n，用来记录中断次数，那么最终的定时时间即为T*n。

回到开头的实验说明中，我们需要产生1s时基，来实现LED灯1s闪烁一次，则n为1000时满足要求。

#define SysTick_CTRL_ENABLE_Pos     0                     
#define SysTick_CTRL_ENABLE_Msk     (1ul << SysTick_CTRL_ENABLE_Pos)

/**
  * @brief  毫秒级的定时函数
  * @param  n：毫秒数，如n为1000，则计时1000*1ms=1s
  * @retval 无
  */
void SysTick_Delay_ms(uint32_t n){
    uint32_t i;
    SysTick_Config(72000);    // 产生1ms的中断（72000 / 72MHz = 1ms）
	
    for(i=0; i<n; i++){
	while(!((SysTick->CTRL)&(1<<16)));
    }
	
    SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;     // 失能SysTick
}

由于SysTick不会自动停止，所以我们需要在异常/中断处理中将其停止，即失能SysTick。

到这里为止，一个简单的SysTick定时实验完成了，之后只要在main函数中调用SysTick_Delay_ms(1000)函数，即可实现1s的精确SysTick定时，而不是使用普通的不精确延时函数。