一、系统滴答定时器介绍

【信盈达】- 关于STM32如何使用系统滴答定时器实现精准延时_哔哩哔哩_bilibili

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SysTick 是 ARM Cortex-M 处理器内建的一个定时器，通常用于生成定时中断，用于实现操作系统的时间片轮转调度、延时功能或定期的定时任务。SysTick 定时器是一个 24 位递减计数器，通常用来生成周期性的中断，以便进行周期性任务的调度。

SysTick 定时器的工作原理：

  1. 24 位计数器：
    • SysTick 定时器的核心是一个 24 (16,777,216)位的递减计数器。计数器从一个预定值递减到 0。当计数器到达 0 时，会触发一个中断。
    • 计数器可以通过设置其初始值来指定时间间隔。
  2. 中断控制：
    • SysTick 定时器生成的中断可以用来进行定时任务的执行，例如在 RTOS 中，SysTick 用来生成时间片，以进行任务调度。
    • 也可以用于延时函数（如延时 1 毫秒、10 毫秒等），控制时间的流逝。
  3. 计时精度：
    • SysTick 的精度通常取决于系统时钟频率。常见的情况下，系统时钟频率为 72 MHz 或 48 MHz，因此 SysTick 的中断周期可以非常精确。

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SysTick_Type结构体

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  1. CTRL（SysTick 控制与状态寄存器）：

    • 偏移量: 0x000
    • 类型: __IOM uint32_t（读写寄存器）
    • 描述: 该寄存器用于控制和查看 SysTick 定时器的状态。通过设置不同的控制位，能够启动、停止定时器，配置中断等。

    常见控制位：

    • ENABLE (位 0): 启动或停止 SysTick 定时器。
    • TICKINT (位 1): 启用或禁用 SysTick 溢出中断。
    • CLKSOURCE (位 2): 选择 SysTick 定时器的时钟源（HCLK 或外部时钟）。
    • COUNTFLAG (位 16): 当计数器溢出时，设置为 1。

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  2. LOAD（SysTick 重载值寄存器）：

    • 偏移量: 0x004
    • 类型: __IOM uint32_t（读写寄存器）
    • 描述: 该寄存器用于设置定时器的重载值。SysTick 定时器每当计数器减至零时，会根据 LOAD 寄存器的值重新加载并开始新的计数。

    用途: 通过设置该寄存器的值来控制定时器的溢出周期。例如，如果你想让定时器每 1 毫秒溢出一次，你可以设置该寄存器的值为 SystemCoreClock / 1000。

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  1. VAL（SysTick 当前值寄存器）：

    • 偏移量: 0x008
    • 类型: __IOM uint32_t（读写寄存器）
    • 描述: 该寄存器保存当前 SysTick 定时器的计数值。每当计数器从 LOAD 的值开始计数，直到它到达零时，VAL 会自动重载为 LOAD 的值，并且会触发中断（如果启用了中断）。

    用途: 读取此寄存器可以获取当前定时器的剩余计数值。它可用于计算经过的时间或检查定时器的状态。

  2. CALIB（SysTick 校准寄存器）：

    • 偏移量: 0x00C
    • 类型: __IM uint32_t（只读寄存器）
    • 描述: 该寄存器提供关于系统时钟的校准信息，包括 SysTick 定时器的校准值。它通常用于获取定时器的精度和所使用的时钟的频率。

    用途: 这个寄存器通常用于调试和校准目的，帮助开发者了解系统时钟的频率和定时器的精度。

二、系统滴答定时器用于延时函数

1.1delay_init()

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void delay_init(void)
{
    HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);	//设置 SysTick 时钟源为 HCLK，即系统时钟。
    HAL_SYSTICK_Config(SystemCoreClock / (1000U / uwTickFreq));//配置 SysTick 定时器的重载值，使其每 1 毫秒触发一次中断。
}

1.2 delay_us()

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#include "delay.h"

#define SYS_CLK 		100 // 100次计数/us  100MHZ

#define OS_SUPPORT 	0       // 是否可以使用操作系统相关的功能

#if OS_SUPPORT             			    								   
void delay_us(uint32_t nus)
{		
    uint32_t ticks;
    uint32_t told,tnow,tcnt=0;
    uint32_t reload=SysTick->LOAD;	// 当前定时器的重载值寄存器的值		   	 
    ticks=nus*SYS_CLK; 				// 计算设定的延时需要计数多少次 
    delay_osschedlock();			// 锁定调度		
    told=SysTick->VAL;        		// 开始延时时的计数值			
    while(1)
    {
        tnow=SysTick->VAL;			
        if(tnow!=told)				
        {	    
            if(tnow<told) tcnt+=told-tnow;  // 将两差值累加进tcnt(计数器没溢出)
            else tcnt+=reload-tnow+told;    // 将两差值累加进tcnt(计数器溢出)
            told=tnow;                      // 更新told
            if(tcnt>=ticks) break;          // 达到预定的时钟周期数时退出
        }  
    };
    delay_osschedunlock();			// 释放调度锁												    
}  
#else  
void delay_us(uint32_t nus)			
{								
    uint32_t ticks;				    
    uint32_t told,tnow,tcnt=0;        
    uint32_t reload=SysTick->LOAD;	 // 当前定时器的重载值寄存器的值
    tcnt = 0;
    ticks=nus*SYS_CLK; 			     // 计算设定的延时需要计数多少次	
    told=SysTick->VAL;    		     // 开始延时时的计数值		100 000 000/s  100 000/ms 100/us
    while(1)   
    {                                   
        tnow=SysTick->VAL;		    	  
        if(tnow!=told)      
        {	           
            if(tnow<told) tcnt+=told-tnow;   // 将两差值累加进tcnt(计数器没溢出)
            else tcnt+=reload-tnow+told;     // 将两差值累加进tcnt(计数器溢出) 
            told=tnow;						 // 更新told
            if(tcnt>=ticks) break;  	 // 达到预定的时钟周期数时退出  
        }  
    }
}
#endif


1.3 delay_ms()

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#if OS_SUPPORT 						    								   
void delay_ms(u16 nms)
{	
	if(delay_osrunning&&delay_osintnesting==0)    
	{		 
		if(nms>=fac_ms)						
		{ 
   			delay_ostimedly(nms/fac_ms);	
		}
		nms%=fac_ms;						 
	}
	delay_us((u32)(nms*1000));			
}
#else  
void delay_ms(uint32_t nms)
{
    while(nms--)
        delay_us(1000);
}
#endif

三、HAL_Delay()

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__weak void HAL_Delay(uint32_t Delay)
{
  uint32_t tickstart = HAL_GetTick();
  uint32_t wait = Delay;

  /* Add a freq to guarantee minimum wait */
  if (wait < HAL_MAX_DELAY)
  {
    wait += (uint32_t)(uwTickFreq);
  }

  while ((HAL_GetTick() - tickstart) < wait)
  {
  }
}

注意：第9行默认将延时增加了1ms，weak函数可以根据自己的需求更改