【野火指南者】STM32F103延时函数及其系统定时器

本文主要是介绍【野火指南者】STM32F103延时函数及其系统定时器—SysTick，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

学习目的：
1、学习STM32的系统定时器及其相关的寄存器
2、使用STM32的系统定时器来配置延时函数
3、学习使用不同方式实现STM32的延时函数

内容介绍：
一、Systick简介
二、Systick相关寄存器介绍
三、使用Systick配置延时函数
四、STM32的延时函数

一、Systick介绍

SysTick（系统定时器）是属于 CM3 内核中的一个外设，内嵌在 NVIC 中。系统定时器是一个 24bit 的向下递减的计数器，计数器每计数一次的时间为 $\dfrac{1}{SYSCLK}$ ，一般默认设置系统时钟 SYSCLK等于 72M。当重装载数值寄存器的值递减到 0 的时候，系统定时器就产生一次中断，以此循环往复。

二、Systick相关寄存器介绍

SysTick（系统定时器）有 4 个寄存器，在使用 SysTick 产生定时的时候，只需要配置前三个寄存器，最后一个校准寄存器不需要使用。

寄存器名称	寄存器描述
CTRL	SysTick 控制及状态寄存器
LOAD	SysTick 重装载数值寄存器
VAL	SysTick 当前数值寄存器
CALIB	SysTick 校准数值寄存器

1、CTRL寄存器
在这里插入图片描述

位段	名称	类型	描述
16	COUNTFLAG	R/W	如果自上次读取本寄存器后， SysTick 计数到 0，则该位为 1，若读该位自动清零
2	CLKSOURCE	R/W	时钟源选择位，0: $\dfrac{AHB}{8}$ 1: 处理器时钟 (AHB)
1	TICKINT	R/W	SysTick 异常请求使能位 0:计数到0不产生中断请求 1：倒计数到0产生中断请求
0	ENABLE	R/W	SysTick 定时器使能位 0:不使能 1：使能

2、LOAD寄存器
在这里插入图片描述

位段	名称	类型	复位值	描述
23：0	RELOAD	R/W	0	当倒计数到0时，将被重装载的值

重装载值的范围： 0x00000001-0x00FFFFFF
注：开始值0是可能的，但是没有效果，因为SysTick异常请求和COUNTFLAG在从1计数到0时被激活

重装载的值根据实际使用情况计算：
①要生成周期为N个处理器时钟周期的多镜头计时器，请使用N-1的重载值。
例如，如果SysTick中断需要每100个时钟脉冲，设置RELOAD为99。
②为了在N个处理器时钟周期的延迟后提供一个单一的SysTick中断，使用值N的RELOAD。
例如，如果在400个时钟脉冲后需要SysTick中断，设置RELOAD为400。

3、VAL寄存器
在这里插入图片描述

位段	名称	类型	复位值	描述
23：0	CURRENT	R/W	0	VAL寄存器包含SysTick计数器的当前值。返回SysTick计数器的当前值。任何值的写操作都会将字段清除为0，并将STK_CTRL寄存器中的COUNTFLAG位清除为0。

4、CALIB寄存器
在这里插入图片描述

位段	名称	类型	复位值	描述
31	NOREF	Read	0	读取为零。指示提供一个单独的参考时钟，这个钟的频率是HCLK/8
30	SKEW	Read	1	1毫秒计时不准确的校准值不知道，因为TENMS不知道。这可能会影响SysTick作为软件实时时钟的适用性。
23:0	TENMS	Read	0	当SysTick计数器以HCLK max/8作为外部时钟运行时，指示校准值。数值与产品有关，请参阅产品参考手册、SysTick校准数值部分。当HCLK被编程在最大频率，SysTick周期是1ms。如果不知道校准信息，从处理器时钟或外部时钟的频率计算所需的校准值

三、使用Systick配置延时函数

在设计延时函数之前，需先对SysTick进行配置

//这个固件库函数在 core_cm3.h 中有定义static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks) 	//形参 ticks 用来设置重装载寄存器的值{// reload 寄存器为 24bit，最大值为 2^24if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)  return (1);	//#define   SysTick_LOAD_RELOAD_Msk   （0xFFFFFFul << 0）// 配置 reload 寄存器的初始值 SysTick->LOAD  = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1; // 配置中断优先级为 1<<4 -1 = 15，优先级为最低 NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);  //#define __NVIC_PRIO_BITS    4// 配置 counter 计数器的值SysTick->VAL   = 0;SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   | SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; return (0); }

1、微秒级延时函数

void SysTick_Delay_Us( __IO uint32_t us)	//_IO指静态 volatile uint32_t 
{uint32_t i; SysTick_Config(SystemCoreClock/1000000); 	//SystemCoreClock 是一个宏，大小为 72000000for (i=0; i<us; i++){// 当计数器的值减小到 0 的时候，CRTL 寄存器的位 16 会置 1 while ( !((SysTick->CTRL)&(1<<16)) );	}// 关闭 SysTick 定时器 SysTick->CTRL &=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; 
}

2、毫秒级延时函数

void SysTick_Delay_Ms( __IO uint32_t ms) 
{uint32_t i;SysTick_Config(SystemCoreClock/1000); for (i=0; i<ms; i++){	// 当计数器的值减小到 0 的时候，CRTL 寄存器的位 16 会置 1 // 当置 1 时，读取该位会清 0 while ( !((SysTick->CTRL)&(1<<16)) ); }SysTick->CTRL &=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

四、STM32的延时函数

在上面介绍SysTick时已经介绍了相对简单的延时方式，下面再对STM32的延时函数进行一下拓展。
1、中断方式
该方式延时较上述延时方式复杂一些，使用了全局变量，还经过多个函数调用，但相对精确

volatile unsigned long time_delay; // 延时时间，注意定义为全局变量/************@bried：毫秒级延时函数****
********/
void delay_ms(volatile unsigned long nms)
{//SYSTICK分频--1ms的系统时钟中断if (SysTick_Config(SystemFrequency/1000)){while (1);}time_delay=nms;        //读取定时时间while(time_delay);SysTick->CTRL=0x00;    //关闭计数器SysTick->VAL =0X00;    //清空计数器	 
}/************@bried：微秒级延时函数****
********/
void delay_us(volatile unsigned long nus)
{//SYSTICK分频--1us的系统时钟中断if (SysTick_Config(SystemFrequency/1000000)){while (1);}time_delay=nus;//读取定时时间while(time_delay);SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器SysTick->VAL =0X00;    //清空计数器 
}//在中断中将time_delay递减,实现延时
void SysTick_Handler(void)
{if(time_delay)time_delay--;
}

2、非中断方式(寄存器版)
SYSTICK 的时钟固定为HCLK 时钟的1/8，在这里我们选用内部时钟源72M，所以SYSTICK的时钟为9M，即SYSTICK定时器以9M的频率递减。

//此延时不进入SysTick中断void delay_us(u32 nus)
{u32 temp;SysTick->LOAD = 9*nus;SysTick->VAL=0X00;	//清空计数器SysTick->CTRL=0X01;	//使能，减到零是无动作，采用外部时钟源do{temp=SysTick->CTRL;	//读取当前倒计数值}while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16))));		//等待时间到达SysTick->CTRL=0x00; 				//关闭计数器SysTick->VAL =0X00;				//清空计数器
}void delay_ms(u32 nms)
{u32 temp;SysTick->LOAD = 9000*nms;SysTick->VAL=0X00;			//清空计数器SysTick->CTRL=0X01;			//使能，减到零是无动作，采用外部时钟源do{temp=SysTick->CTRL;//读取当前倒计数值}while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16))));  //等待时间到达SysTick->CTRL=0x00; 			//关闭计数器SysTick->VAL =0X00; 			//清空计数器
}

3、普通延时方法
这种延时方法是让单片机做空循环来打发时间，从而实现延时的目的。

void delay_us(u16 time)		//微秒级延时函数
{u16 i=0;while(time--){i=10;while(i--);}
}
/*********************************************************************
*********************************************************************/void delay_ms(u16 time)		//毫秒级延时函数
{u16 i=0;while(time--){i=12000;while(i--);}
}