嵌入式开发十九:SysTick—系统定时器

2024-06-20 14:28

本文主要是介绍嵌入式开发十九:SysTick—系统定时器,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!

         在前面实验中我们使用到的延时都是通过SysTick进行延时的。 我们知道,延时有两种方式:软件延时,即CPU 循环等待产生的,这个延时是不精确的。第二种就是滴答定时器延时,本篇博客就来介绍 STM32F4 内部 SysTick 系统定时器,通过一个简单的 LED 流水灯程序来讲述如何配置 SysTick 系统定时器实现精确延时。学习可以参考《STM32F3 与 F4 系列 Cortex M4 内核编程手册》 4.5 SysTick timer (STK) 章节或者参考库函数中 core_cm4.h 文件 。

目录

一、SysTick 定时器介绍

二、SysTick 定时器操作

2.1 SysTick 定时器寄存器

2.1.1 控制和状态寄存器:CTRL

2.1.2  重装载寄存器:LOAD

2.1.3 当前数值寄存器:VAL

2.1.4  校准数值寄存器:CALIB 

2.2 系统节拍定时器的工作原理

2.3 SysTick 定时器操作步骤

2.4  使用SysTick 定时器实现精准延时

2.4.1 实现1微秒延时

2.4.2 实现1毫秒延时

2.4.3 实现1秒延时

三、SysTick 定时实验

一、SysTick 定时器介绍

       SysTick 定时器也叫 SysTick 滴答定时器,它是 Cortex-M4 内核的一个外设, 被嵌入在 NVIC 中,用来产生SYSTICK异常(异常号:15)。它是一个 24 位向下递减的定时器,每计数一次所需时间为 1/SYSTICK,SYSTICK 是系统定时器时钟,它可以直接取自系统时钟,还可以通过系统时钟 8 分频后获取,本套程序中我们采用后者,即每计数一次所需时间为 1/(168/8)us,换句话说在 1us 的时间内会计数 21 次。当定时器计数到 0 时,将 从 LOAD 寄存器中自动重装定时器初值,重新向下递减计数,如此循环往复。如果开启 SysTick 中断的话,当定时器计数到 0,将产生一个中断信号。如下图所示,因此只要知道计数的次数就可以准确得到它的延时时间。 因为 SysTick 是属于 CM4 内核的外设,所以所有基于 CM4 内核的单片机都具有这个系统定时器,使得软件在 CM4 单片机中可以很容易的移植。系统定时器一般用于操作系统, 用于产生时基,维持操作系统的心跳。

如何计算延时时间?

       如果时钟源选择8分频后的即21MHZ,那么,1秒钟就会计数21000000次,(计数一次的时间就是:1/21000000),如此:如果想要定时1毫秒,就要计数21000次,定时1微秒,就要计数21次!

二、SysTick 定时器操作

        在 STM32F4 库函数中,并没有提供相应的 SysTick 定时器配置函数,我们要操作 SysTick 定时器就需要了解它的寄存器功能。其实 SysTick 定时器寄存器很 简单,只有 4 个,分别是 CTRL、LOAD、VAL、CALIB,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。对应如下图所示:

2.1 SysTick 定时器寄存器

2.1.1 控制和状态寄存器:CTRL

CTRL 是 SysTick 定时器的控制及状态寄存器。其相应位功能如下:

注:CLKSOUTCE 位是用于选择 SysTick 定时器时钟来源:

  1. 如果该位为 1,表示其时钟是由系统时钟直接提供即 168M。
  2. 如果该位为 0,表示其时钟是由系统时钟八分频后提供即 168/8=21M。

2.1.2  重装载寄存器:LOAD

LOAD 是 SysTick 定时器的重装载数值寄存器。其相应位功能如下:

因为 STM32F4 的 SysTick 定时器是一个 24 位递减计数器,因此重装载寄存器中只使用到了低 24 位,即 bit0-bit23。当系统复位时,其值为 0。

2.1.3 当前数值寄存器:VAL

VAL 是 SysTick 定时器的当前数值寄存器。其相应位功能如下:

同样只有 bit0-bit24 有效,复位时值为 0。

2.1.4  校准数值寄存器:CALIB 

CALIB 是 SysTick 定时器的校准数值寄存器。其相应位功能如下:

此寄存器在定时实验中不需要使用,可以不用了解。

2.2 系统节拍定时器的工作原理

        当系统节拍定时器⼯作时,该定时器⾸先会从寄存器LOAD存储的值开始递减计数。当递减为0 后,寄存器CTRL的COUNTFLAG状态位会置1,同时会重装载寄存器LOAD预置的值。 当计数到0时,通过设置寄存器CTRL的TICKINT的值来产⽣异常(中断),或是⽆动作。

2.3 SysTick 定时器操作步骤

SysTick 定时器的操作可以分为 4 步:

  1. 设置 SysTick 定时器的时钟源。
  2. 设置 SysTick 定时器的重装初始值(如果要使用中断的话,就将中断使能打开)。
  3. 清零 SysTick 定时器当前计数器的值。
  4. 打开 SysTick 定时器。

2.4  使用SysTick 定时器实现精准延时

2.4.1 实现1微秒延时

void Sleep_us(uint32_t us)
{while(us--){SysTick ->CTRL = (1 << 0);   //定时器使能第0位置1SysTick ->CTRL &= ~(1<<2);   //选择时钟源:第2位置0,选择外部时钟源,由系统时钟八分频后提供即 168/8=21MSysTick ->CTRL &= ~(1<<1);   //延时时间到无动作:第1位置0SysTick ->VAL = 0x0;        //当前数值寄存器初值赋0SysTick ->LOAD = 21;       //重装载数值寄存器的值,定时1微秒,所以是21while(!(SysTick ->CTRL & (1<<16)));  //死循环等待计数值减到0SysTick ->CTRL = ~(1<<0);    //关闭定时器,第0位置0}}//复用上述函数实现延时1秒
void Sleep_s(uint32_t s)
{while(s--){Sleep_ms(1000);}
}

2.4.2 实现1毫秒延时

void Sleep_ms(uint32_t ms)
{while(ms--){SysTick ->CTRL = (1 << 0);   //定时器使能第0位置1SysTick ->CTRL &= ~(1<<2);   //选择时钟源:第2位置0,选择外部时钟源,由系统时钟八分频后提供即 168/8=21MSysTick ->CTRL &= ~(1<<1);   //延时时间到无动作:第1位置0SysTick ->VAL = 0x0;        //当前数值寄存器初值赋0SysTick ->LOAD = 21000;       //重装载数值寄存器的值,定时1毫秒,所以是21000while(!(SysTick ->CTRL & (1<<16)));  //死循环等待计数值减到0SysTick ->CTRL = ~(1<<0);    //关闭定时器,第0位置0}}

2.4.3 实现1秒延时

void Sleep_s(uint32_t s)
{while(s--){SysTick ->CTRL = (1 << 0);   //定时器使能第0位置1SysTick ->CTRL &= ~(1<<2);   //选择时钟源:第2位置0,选择外部时钟源,由系统时钟八分频后提供即 168/8=21MSysTick ->CTRL &= ~(1<<1);   //延时时间到无动作:第1位置0SysTick ->VAL = 0x0;        //当前数值寄存器初值赋0SysTick ->LOAD = 21000000;       //重装载数值寄存器的值,定时1秒,所以是21000000while(!(SysTick ->CTRL & (1<<16)));  //死循环等待计数值减到0SysTick ->CTRL = ~(1<<0);    //关闭定时器,第0位置0}}

1秒=1000毫秒=1000微秒。

三、SysTick 定时实验

利用 SysTick 产生 1s 的时基,LED 以 1s 的频率闪烁。

led.h文件

#ifndef __MYLED_H
#define __MYLED_Hvoid LED_Init(void);#endif

led.c 文件

#include "stm32f4xx.h"                  // Device header
#include "myled.h"/*开时钟  打开外设对应的时钟(查看参考手册,该外设挂在哪个数据总线上),对应GPIO在哪条总线开哪条GPIOF外设 挂在AHB1总线上,所以要打开AHB1的时钟,双击函数,右键->go to definition*/void LED_Init(void)
{//第一步:使能GPIOF的时钟 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);//使能 GPIOF 时钟//第二步:GPIOF9,F10 初始化设置GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;//LED0 和 LED1 对应 IO 口GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHzGPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);//初始化 GPIO//第三步:设置灯的初始状态GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10);//GPIOF9,F10 设置高电平,灯灭
}

mydelay.h

#ifndef __MYLED_H
#define __MYLED_Hvoid LED_Init(void);#endif

mydelay.c

#include "stm32f4xx.h"                  // Device header
#include "mydelay.h"void My_Delay_us(uint32_t num)
{while(num--){SysTick ->CTRL = (1 << 0);SysTick ->CTRL &= ~(1<<2);SysTick ->CTRL &= ~(1<<1);SysTick ->VAL = 0x0;SysTick ->LOAD = 21;while(!(SysTick ->CTRL & (1<<16)));SysTick ->CTRL = ~(1<<0);}
}void My_Delay_ms(uint32_t num)
{while(num--){My_Delay_us(1000);}
}void My_Delay_s(uint32_t num)
{while(num--){My_Delay_ms(1000);}
}

main.c文件

#include "stm32f4xx.h"                  // Device header
#include "stdio.h"
#include "mydelay.h"
#include "myled.h"int main(void)
{LED_Init();while(1){My_Delay_ms(1000);           //延时1秒GPIO_ToggleBits(GPIOF,GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10);}
}

实验现象:

     两个灯每隔一秒闪烁一次。

至此,我们的本次的学习就结束了。通过以上几个实验,相信对串口通信有了深入的理解,这一节我们就讲解到这里,希望能对大家的开发有帮助。 如有兴趣,感谢点赞、关注、收藏,若有不正地方,还请各位大佬多多指教!

这篇关于嵌入式开发十九:SysTick—系统定时器的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1078388

相关文章

Python FastAPI+Celery+RabbitMQ实现分布式图片水印处理系统

《PythonFastAPI+Celery+RabbitMQ实现分布式图片水印处理系统》这篇文章主要为大家详细介绍了PythonFastAPI如何结合Celery以及RabbitMQ实现简单的分布式... 实现思路FastAPI 服务器Celery 任务队列RabbitMQ 作为消息代理定时任务处理完整

Linux系统中卸载与安装JDK的详细教程

《Linux系统中卸载与安装JDK的详细教程》本文详细介绍了如何在Linux系统中通过Xshell和Xftp工具连接与传输文件,然后进行JDK的安装与卸载,安装步骤包括连接Linux、传输JDK安装包... 目录1、卸载1.1 linux删除自带的JDK1.2 Linux上卸载自己安装的JDK2、安装2.1

Spring Boot + MyBatis Plus 高效开发实战从入门到进阶优化(推荐)

《SpringBoot+MyBatisPlus高效开发实战从入门到进阶优化(推荐)》本文将详细介绍SpringBoot+MyBatisPlus的完整开发流程,并深入剖析分页查询、批量操作、动... 目录Spring Boot + MyBATis Plus 高效开发实战:从入门到进阶优化1. MyBatis

Python基于wxPython和FFmpeg开发一个视频标签工具

《Python基于wxPython和FFmpeg开发一个视频标签工具》在当今数字媒体时代,视频内容的管理和标记变得越来越重要,无论是研究人员需要对实验视频进行时间点标记,还是个人用户希望对家庭视频进行... 目录引言1. 应用概述2. 技术栈分析2.1 核心库和模块2.2 wxpython作为GUI选择的优

利用Python开发Markdown表格结构转换为Excel工具

《利用Python开发Markdown表格结构转换为Excel工具》在数据管理和文档编写过程中,我们经常使用Markdown来记录表格数据,但它没有Excel使用方便,所以本文将使用Python编写一... 目录1.完整代码2. 项目概述3. 代码解析3.1 依赖库3.2 GUI 设计3.3 解析 Mark

利用Go语言开发文件操作工具轻松处理所有文件

《利用Go语言开发文件操作工具轻松处理所有文件》在后端开发中,文件操作是一个非常常见但又容易出错的场景,本文小编要向大家介绍一个强大的Go语言文件操作工具库,它能帮你轻松处理各种文件操作场景... 目录为什么需要这个工具?核心功能详解1. 文件/目录存javascript在性检查2. 批量创建目录3. 文件

Linux系统之主机网络配置方式

《Linux系统之主机网络配置方式》:本文主要介绍Linux系统之主机网络配置方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、查看主机的网络参数1、查看主机名2、查看IP地址3、查看网关4、查看DNS二、配置网卡1、修改网卡配置文件2、nmcli工具【通用

Linux系统之dns域名解析全过程

《Linux系统之dns域名解析全过程》:本文主要介绍Linux系统之dns域名解析全过程,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、dns域名解析介绍1、DNS核心概念1.1 区域 zone1.2 记录 record二、DNS服务的配置1、正向解析的配置

Springboot如何配置Scheduler定时器

《Springboot如何配置Scheduler定时器》:本文主要介绍Springboot如何配置Scheduler定时器问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,... 目录Springboot配置Scheduler定时器1.在启动类上添加 @EnableSchedulin

Linux系统中配置静态IP地址的详细步骤

《Linux系统中配置静态IP地址的详细步骤》本文详细介绍了在Linux系统中配置静态IP地址的五个步骤,包括打开终端、编辑网络配置文件、配置IP地址、保存并重启网络服务,这对于系统管理员和新手都极具... 目录步骤一:打开终端步骤二:编辑网络配置文件步骤三:配置静态IP地址步骤四:保存并关闭文件步骤五:重