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ID : Eterlove
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前言
我们经常使用延时来完成一些项目需求，常利用CPU空循环达到的软件延时来实现，其方法优点简单，但会出现时间精度不高的问题，而且这是一个弊端很明显的做法，因为在延时函数进行时系统无法进行其它操作，这样大大降低了系统的效率。
第二种方式是用定时器TIM来实现精准延时，但显得资源十分浪费，这时STM32的SysTick定时器就派上用场了，但对SysTick定时器的介绍，ST在STM32Reference manual叙述并不多，故在博客中记录下心得体会。
//空循环达到的软件延时
void Delay_ms(unsigned int ms)
{
unsigned int i,j;
for(i=0; i<ms; i++)
{
for(j=0; j<8450; j++) ;
}
}
1.SysTick定时器简介
在ARM Cortex-M3内核中有一个Systick定时器，它是一个24位的倒计数定时器，当计数到0时，它就会从Load寄存器中自动重装定时初值。
STM32Reference manual原文为
RCC通过AHB时钟(HCLK)8分频后作为Cortex系统定时器(SysTick)的外部时钟。 通过对SysTick控制与状态寄存器的设置，可选择上述时钟或Cortex(HCLK)时钟作为SysTick时钟。ADC时钟由高速APB2时钟经2、4、6或8分频后获得。
英文版为STM32Reference manual Rev 21
The RCC feeds the Cortex® System Timer (SysTick) external clock with the AHB clock (HCLK) divided by 8. The SysTick can work either with this clock or with the Cortex® clock (HCLK), configurable in the SysTick Control and Status register. The ADCs are clocked by the clock of the High Speed domain (APB2) divided by 2, 4, 6 or 8.
如上图及文字所示，SysTick定时器的时钟源有两个，一个是HCLK经过8分频后的时钟–>HCLK/8(实际就是72MHZ/8 = 9MHZ)，另一个一个是没有分频HCLK的时钟—>HCLK（72MHZ）
在misc.h文件P172行有SysTick_clock_source时钟源的宏定义！
//misc.h文件P172行处
/** @defgroup SysTick_cl
ock_source
* @{
*/
#define SysTick_CLKSource_HCLK_Div8 ((uint32_t)0xFFFFFFFB)
#define SysTick_CLKSource_HCLK ((uint32_t)0x00000004)
2.SysTick的寄存器
先看看ST库函数中的定义，在core_cm3.h 文件P365行~P371行
//core_cm3.h 文件P365行~P371行
typedef struct
{
__IO uint32_t CTRL; /*!< Offset: 0x00 SysTick Control and Status Register */
__IO uint32_t LOAD; /*!< Offset: 0x04 SysTick Reload Value Register */
__IO uint32_t VAL; /*!< Offset: 0x08 SysTick Current Value Register */
__I uint32_t CALIB; /*!< Offset: 0x0C SysTick Calibration Register */
} SysTick_Type;
寄存器介绍
CTRL ----->SysTick Control and Status Register控制和状态寄存器
LOAD----->SysTick Reload Value Register 重装载数值寄存器
VAL-------->SysTick Current Value Register当前值寄存器
CALIB----->SysTick Calibration Value Register校准寄存器
SysTick Control and Status Register
更多寄存器详细介绍，请参考文档Cortex™-M3 r1p1 技术参考手册(TRM),这里不在一一列举。
SysTick_Config() 函数是一个 CMSIS 函数,它通过配置SysTick Reload寄存器，其值作为函数参数传递。
//core_cm3.h P1694行~P1705行
static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) return (1); /* Reload value impossible */
SysTick->LOAD = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1; /* set reload register */
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1); /* set Priority for Cortex-M0 System Interrupts */
SysTick->VAL = 0; /* 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 */
return (0); /* Function successful */
}
3.配置SysTick定时器的步骤
1.配置时钟源
void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)
//在misc.c文件
void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)
{
/* Check the parameters */
assert_param(IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SysTick_CLKSource));
if (SysTick_CLKSource == SysTick_CLKSource_HCLK)
{
SysTick->CTRL |= SysTick_CLKSource_HCLK;
}
else
{
SysTick->CTRL &= SysTick_CLKSource_HCLK_Div8;
}
}
2.计算重载值
Reload Value = SysTick Counter Clock (Hz) x Desired Time base (s)
3.启用 SysTick 中断
4.使能SysTick 计数器
4.程序代码（注释详细）
#include "stm32f10x.h" //包含需要的头文件
#include "delay.h"
/*-------------------------------------------------*/
/*函数名：初始化延迟计数器函数 */
/*参 数：无 */
/*返回值：无 */
/*-------------------------------------------------*/
void Delay_Init(void)
{
SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);
//SysTick_CLKSource_HCLK_Div8 = 8 表示分频系数
//因为分频系数我们设置为8，所以SysTick（滴答时钟）的频率是主频率的1/8
//通常主频率为最大的72M，那么SysTick的频率是9M
//那么SysTick计数器的1个数，代表(1/9)us
}
/*-------------------------------------------------*/
/*函数名：延迟微秒函数 */
/*参 数：us：延时多少微秒 */
/*返回值：无 */
/*-------------------------------------------------*/
void delay_us(unsigned int us)
{
unsigned int temp; //定义一个变量待用
SysTick->LOAD=us*9; //计数器的重载值，要注意SysTick是倒数计数的
//SysTick计数器每倒数一个数是1/9微秒，所以我们用us*9，就是计数器的重载值
SysTick->VAL=0x00; //清空当前计数器的值
SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ; //使能SysTick计数器，重载值加载到计数器中，开始倒数计数
do{
temp=SysTick->CTRL; //循环读取SysTick状态寄存器，用于判断计时结束与否
}while(temp&0x01&&!(temp&(1<<16))); //等待时间到达
SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //关闭计数器
}
/*-------------------------------------------------*/
/*函数名：延迟毫秒函数 */
/*参 数：ms：延时多少毫秒 */
/*返回值：无 */
/*-------------------------------------------------*/
void delay_ms(unsigned int ms)
{
//我们首先注意一个问题SysTick时钟计数器是24位的，9M频率下，总共能延时1864.135ms
//所有我们以1800为界限，小于1800的延时一次计数就行，大于1800的多次计数
unsigned char i; //定义一个变量待用
unsigned int temp; //定义一个变量待用
/*-----------if判断，小于1800ms延时的情况，执行if分支------------------*/
if(ms<1800){
SysTick->LOAD=(unsigned int)ms*9*1000; //计数器的重载值，要注意SysTick是倒数计数的
//SysTick计1个数是1/9微秒，换算成ms的话，乘以9再乘以1000，就是计数器的重载值
SysTick->VAL=0x00; //清空当前计数器的值
SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ; //使能SysTick计数器，重载值加载到计数器中，开始倒数
do{
temp=SysTick->CTRL; //循环读取SysTick状态寄存器，判断计时结束与否
}while(temp&0x01&&!(temp&(1<<16))); //等待时间到达
SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;} //关闭计数器
/*--------------大于1800ms延时的情况，执行else分支-------------------*/
else{
for(i=0;i<(ms/1800);i++){ //除以1800，整数部分，用for循环，每次延时1800ms
SysTick->LOAD=(unsigned int)1800*9*1000; //计数器的重载值，要注意SysTick是倒数计数的
//SysTick一个数是1/9微秒，1800ms就是 1800*9*1000
SysTick->VAL=0x00; //清空当前计数器的值
SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ; //使能SysTick计数器，重载值加载到计数器中，开始倒数
do{
temp=SysTick->CTRL; //循环读取SysTick状态寄存器，判断计时结束与否
}while(temp&0x01&&!(temp&(1<<16))); //等待时间到达
SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;} //关闭计数器
//接下来余数部分的延时
SysTick->LOAD=(unsigned int)(ms%1800)*9*1000; //计数器的重载值，要注意SysTick是倒数计数的
//SysTick一个数是1/9微秒，余数部分就是(ms%1800)*9*1000
SysTick->VAL =0x00; //清空当前计数器的值
SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ; //使能SysTick计数器，重载值加载到计数器中，开始倒数
do{
temp=SysTick->CTRL; //循环读取SysTick状态寄存器，判断计时结束与否
}while(temp&0x01&&!(temp&(1<<16))); //等待时间到达
SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //关闭计数器
}
}
关于Cortex-M3核心、SysTick定时器和NVIC的详细说明，请参考另一篇ST的文档和一篇ARM的文档： 《STM32F10xxx Cortex-M3编程手册》和《Cortex™-M3技术参考手册》
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