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STM32F030 Nucleo-做个准确的延时SysTick
时间:2018-08-16作者:华清远见

写过单片机程序的人都知道,软件延时是不准确的,当然,当在我们可接受的情况下,很多地方还是用软件延时的!但是在情况允许的条件下,我们还是希望延时越准确越好,这样可以保证我们Demo的一些精度或者时候准确性。

在所以的ST32位MCU中,基本上都存在这么一个定时器,很多人都叫它“滴答定时器”,也就是SysTick,在我移植过的好几个实时操作系统中,这个滴答定时器都用来作为操作系统调度的定时器了。其实这个定时器的使用非常简单,但是基本上很多人又觉得它是神秘的!为毛呢??打开MCU的DadaSheet,参考手册,都很少提到SysTick,并且提到的地方也就是一句话带过,库手册也就是说明一下操作它的接口!然后!然后!然后就没有然后了。

那么我们怎么样使用它呢??有可能我们根本就不了解这个定时器,就算它再简单,没资料,呵呵!玩起来也是很费劲的啊!这个疑问先放起来!看看下一个疑问??

文章的开头不是“做个准确的延时”么??那么它和SysTick有毛关系呢??(可能多远单片机程序员来说,延时就是:delay_ms(x)这种),其实我就想用SysTick来给我做延时,因为MCU的运行时钟在配置好之后,就基本上是稳定的了!稳定的时钟数山羊,那就可以计算出每数一次山羊所用的时间,更可以算出在一定时间内能数多少只山羊了(还记得小时候的数山羊游戏吗?)。所以就是利用这么个思想来干这种事。

当然,问题又来了,STM32有那么多个通用定时器和特殊定时器,干嘛非得用SysTick啊??我个人给的答案就是:(1)只要你开心,想怎么样都好。(2)对于通用定时器和特殊定时器而言,他们除了定时功能之外,还有其他的很多特殊复用功能,比如说PWM的输出等等,非得这么干的话你这是在浪费资源(当然,你若开心,便是晴天),然而,SysTick据我本人所知,它就是ARM核用来数山羊的,就这么个定时计时功能,不用它用谁??

回到上面的问题,我们怎么使用SysTick定时器呢??

首先,第一件事就是找到它再时钟树的位置(还是时钟树,可以想想它的地位有多重要了)。如下图:

上图还是时钟树(Clock Tree)从上图我们可以得到这么几个信息:

(1)SysTick就是内核系统定时器(不管它,咱还是叫滴答定时器)

(2)SysTick的时钟源来自HCLK

(3)SysTick的时钟为HCLK的8分频,即Fsystick = HCLK/8

(4)蓝色框表示系统时钟咱在前面的帖子已经配置好了!哈哈!

好!第一件事干完了,也得到了相应的信息,那么咱们干第二件事:

还记得在准备资料的时候,特别提示,一点要将MCU的编程手册下载下来吗???在这里就用到它了!

就是上图这个东西,名字叫STM32F0xxx Cortex-M0 programming manual ---->STM32F0xxx 系列Corte-M0编程手册。

打开这个手册,我们可以看到很多的东西,我简单介绍一下吧!

浏览整个目录,分为5章,如下:

第一章从技术角度来说,可能不是那么重要,但是对于不了解ST说明文档的布局的童鞋而言,我个人认为还是必须浏览第一章的,因为他介绍了,本文档的格式和关键词使用还有必要的说明格式等,再就是简单的介绍了文章的布局,和所包含的内容,这对于阅读文档,找到想要的资料是快速的方法。

第二章基本上就是对Cortex-M0内核的简单介绍了,比如模式,堆栈,内核寄存器,数据类型,内存,低功耗模式等等的介绍了。

第三章看到这些想都不用想,就知道这是Cortex-M0内核的汇编指令,操作指令了。

第四章,哈哈哈哈哈哈!看到标题没??Core peripherals 我想英语水平再差的人都知道这是Cortex-M0的核心外设了,那就是说这是ARM架构Cortex-M0核有的东西,并不只有ST的才有。OK!SysTick就是核心外设之一啦!这就是为毛找它的原因了啊!哈哈!!等等,还有第五章,得装完B再说。

下去!看看!就可以看到!第五章就是记录着修订历史的,如下图:

从这个图我们可以得知,第一次出这个文档的时间,而且从未修改过!哈哈 !不管了!谈谈感受些。

首先,我觉得这个手册是写给程序员看的!它不是真正的Cortex-M0手册,因为从手册的内容来看,它再教我们怎么使用,怎么写程序配置,而不是解释Cortex-M0内核(当然,从名字就知道了!哈哈!)。这一点很重要,所以它是非常重要的手册,比库函数手册重要N倍。

OK!废话了一大堆!先把滴答定时器用起来吧!

第一件事,找到库中相应的操作函数接口,所以我在keil中全工程搜索了一下,结果如下:

从上图可以看出了,只看到了两个与SysTick相关的函数(我用红框标出了),分别是:void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)函数和__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)函数,(在Linux中__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)这种类型的函数叫内联函数,不知道这是不是这样叫),其中,void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)函数的作用,是是选择SysTick的时钟和初始化SysTick(从注释和函数名就可以看出来了)。__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)函数就是“The function initializes the System Timer and its interrupt, and starts the System Tick Timer.

Counter is in free running mode to generate periodic interrupts.”初始化SysTick和中断,开启定时器。

从注释上来分析,要让SysTick跑起来使用这两函数的确足够了,但是想想哪里不对劲啊??咱的目的是做个延时程序,希望能够精确的延时,并且咱随时指定延时多久,这怎么还玩起中断来了,不对,不对,这不靠谱(我说的不靠谱是和我们的目的不靠谱,并非这个库不靠谱,哈哈!),唉!没办法,只能对ST的攻城狮说,你不给咱写好,咋就自己玩了!哈哈!那砸门就自己玩!

那么怎么玩呢???这就是为毛在开篇的时候一大堆废话谈《Cortex-M0编程手册》的原因了,咱自己玩,得靠它啊!OK!继续--0------>

看到上图,我想再不明白的人也要明白了!这就清清楚楚的介绍了SysTick的使用了哈!(翻译就算了,水平太菜了,不恶心人了)。

继续晒图:

哈哈哈!看到了没??SysTick的寄存器被我看到了!既然看到了寄存器,那要搞它就不难了。哈哈!继续再往下!再往下!再往下!

嘎嘎!你看到的没错,你没眼花,这里清清楚楚的说明了SySTick的第一个寄存器STK_CSR的功能和使用了。东西比较少,我就解释一下:

Bit 0 ----- 0位,SysTick的开关,置1使能

Bit 1-----1位,SysTick的异常开关,其实就是中断开关,置1,当SysTick计时到0时,产生中断

注意:SysTick数山羊的方式和咱小时候玩的不太一样,人家要倒着数,到0说明完成一次数山羊

Bit 2-----2位,SysTick的时钟资源选择,置0,使用外部参考时钟;置1,使用处理器的时钟

Bit 16---16位,定时器数山羊数到0的时候,返回1

这个寄存器就这么愉快的搞定了!!!哈哈哈哈!继续装B!

看到这个,就知道了,STK_RVR寄存器就是SysTick的装载寄存器了,用来装山羊的个数的嘛,哈哈!但是注意哦,因为SysTick是24位的定时器(前面文档有介绍),所以别越界了哦!越界就像是用个吃饭的碗来装一桶水,肯定装不完啦!肯定会溢出啦!不懂啥事溢出的话,就想想水从碗里溢出来的现象哈哈!只是在这里是数据溢出而言!

所以这个寄存器没啥好解释的了(没解释也废话了半天。。。汪汪)!

看看下一个:

看标题就知道了,SysTick的当前计数值寄存器,想知道此时计数到哪里了,读它就好了!

下一个!

SysTick的校准定时器!!!!咱不校准,想校准的童鞋自己看看!多么简单的东西!

到这里,我们得到的信息是:

(1)我们需要操作的寄存器:STK_CSR、STK_RVR和STK_CVR

(2)寄存器的地址:如下图

现在要干的第一件事是,我们应该怎样才能操作寄存器:

方法1:直接操作

在头文件里直接定义这三个寄存器的物理地址(特别注意:寄存器是32位的),相应操作寄存器的某一位只需要操作TK_CSR、STK_RVR和STK_CVR的相应的某一位即可。就是这么简单!

方法2:使用库的定义

在core_m0.h文件中,有如下定义:

从注释来看,它说这就是SysTick的寄存器结构体!OK!怎么证明呢??

再往下:

有这么几个信息:

(1)基地址为 SCS_BASE (0xE000E000UL) ,即基地址就是0xE000E000了

(2)SysTick的基地址为:(SCS_BASE + 0x0010UL),即为:0xE000E010 咦是不是和STK_CSR寄存器地址一样了呢??对的,就是一样的,再往下

(3)宏#define SysTick ((SysTick_Type *) SysTick_BASE ),首先SysTick的基地址SysTick_BASE被强制转换为结构体SysTick_Type类型的指针(也就是以这个地址为起点sizeof(SysTick_Type)大小的空间成为这个结构体类型),然后定义成宏SysTick,所以宏SysTick就成为了SysTick_Type的指针。再往下分析:

(4)分析得下图:

SysTick的地址就是0xE000E010了,而根据结构体的贴心,第一个成员的地址和结构体的地址值是相等的,所以就有了上图(要是不懂的话,建议好好的去补补C语言,把基本功打扎实了,没点功力肿么能玩转物理地址呢??),所以,结构体的成员和SysTick的寄存器就对应上了。哈哈!其实ST的库里面的寄存器的结构都是这么干的,定义寄存器的方法都是一样的!

当然,喜欢玩寄存器的童鞋,我建议就应该用以上的方法1的方法,这才是玩寄存器啊,!直接使用ST定义好的结构,多没意思!!哈哈!!

好的!完事具备!只欠程序了!如下:

首先,先定义两个本文件全局变量(记住这两个全局变量只适用在本文件),分别是:fac_ms和fac_us,啥意思呢??它俩就是分别用来记录1ms和1us时间内SysTick能计的数。

变量定义玩了,就是初始化SysTick了!其实初始化SysTick就是一句话SysTick->CTRL = 0xfffffffb;,就是操作TK_CSR寄存器。至于为毛是这个值,那就自己看手册了!

但是,其实适用库函数接口也是可以的:就是这个:

void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource),这个函数的注释是选择SysTick的时钟,其实就是初始化了,但是必须注意:参数必须是:SysTick_CLKSource_HCLK_Div8即HCLK的8分频,证据就是前面的时钟树。但是将到这里咱不放看看这个函数的原型,

从函数中,也可以看出也是操作TK_CSR寄存器,因为参数必须是SysTick_CLKSource_HCLK_Div8,所以我们可以看看SysTick_CLKSource_HCLK_Div8的定义值如何:

看到没:SysTick_CLKSource_HCLK_Div8的值也是0xFFFFFFFB

OK!初始化解决了!那么,这个初始化函数还有一个参数,干啥的呢??其实就是系统时钟啦!比如,咱的系统时钟已经配置成48MHz,那么调用的时候,直接SysTick_Init(48);即可,其实这个参数就是用来计算fac_ms和fac_us的值的,公式如下:

SysTick的时钟:Fsystick = HCLK/8

SysTick计数一次的时间:Tsystick = 1/Fsystick

有了以上两个公式(对于哪来的公式,别问我,问手册去),那么计算fac_ms和fac_us的值就不难了!哈哈!OK!初始化结束。

咱们来个毫秒延时:

上面函数的意思就是:延时nms,比如需要延时100毫秒,就调用:delay_ms(100);即可。

那么实现是怎么样的呢??

其实在编程手册里面就教了我们怎么使用:

哈哈!人家明明白白的告诉了咱怎么使用,并且列出了1,2,3,那咱就不能客气了!哈哈!

1.将计数值装载到装载寄存器

2.清空计数器

3.计数开始

4.等等计数到达

5.关闭计数器

6.清空计数器

过程就如上6步了。

注意一点啊:SysTick->CTRL = 0x01;开启计时器时是对寄存器直接赋值,而不是操作某一位啊!所以这样的话,是不会产生中断的!因为中断被关了啊!

OK!毫秒延时就这样!!

下面就是微秒延时了!哈哈!

毫秒延时都讲的这么清楚了,微秒延时就不说了,都是一个妈生的!过程没啥说的!

来看看咱怎么调用吧!

调用就如上图了!记住哦,先配置好系统时钟哦!要是顺序搞反了,搞不出来就该打屁屁了哦!哈哈哈!

纵观IT界,一个简单的东西内说个20页可能也就是我这种逗逼了!哈哈!不过呢!我只是想解决一些初学者迷茫或者吐血的问题!高手的问题咱不敢解决!

 
 

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