本課將為大家講解CKS32F4xx系列產品的SysTick定時器原理及使用方法。SysTick定時器也叫SysTick滴答定時器，屬于Cortex-M4內核外設。SysTick定時器可以用于查詢延時、中斷延時以及測量函數(shù)運行時間;在實時操作系統(tǒng)RTOS中作為滴答定時器，用于上下文切換。采用Cortex-M內核的微處理都有SysTick定時器，方便不同處理器之間的軟件移植。SysTick定時器時鐘源可直接選取系統(tǒng)時鐘，還可以通過系統(tǒng)時鐘8分頻后取得。

SysTick定時器內部是一個遞減的計時器，當減到0時，將從LOAD寄存器中自動重裝定時器初始值，重新向下遞減計數(shù)，如此循環(huán)往復。如果開啟SysTick中斷，當計數(shù)器減到0時，SysTick可以生產異常，異常編號為15。

SysTick定時器寄存器

SysTick定時器內部是一個24位向下遞減的計時器，包含4個寄存器，如圖。

圖1SysTick定時器框圖

1）STK_CTRL寄存器

STK_CTRL是SysTick定時器的控制及狀態(tài)寄存器，相應功能如下：

2)STK_LOAD寄存器

STK_LOAD寄存器是SysTick定時器的重裝載數(shù)值寄存器，相應功能如下：

3）STK_VAL寄存器

STK_VAL寄存器是SysTick定時器的當前數(shù)值寄存器，相應功能如下：

4）STK_CALIB寄存器

STK_CALIB寄存器是SysTick定時器的校準數(shù)值定時器，用于利用片上硬件為軟件提供校準信息，但使用情況較少。在CMSIS Core中，不需要使用SysTick校準寄存器，因為CMSIS Core提供了一個名為“SystemCoreClock”的軟件變量。此變量在系統(tǒng)初始化函數(shù)“SystemInit（）”中設置，每次更改系統(tǒng)時鐘配置時也會更新。這種方法比使用SysTick CalibrationRegister的硬件方法靈活。校準寄存器描述如下表：

查詢延時使用步驟

1）配置SysTick定時器時鐘源

2）加載延時計數(shù)值 3）清零計數(shù)器，啟動定時器開始遞減計數(shù) 4）等待計數(shù)結束 5）清零計數(shù)，關閉定時器，延時結束 相關函數(shù)如下：

void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)
{
  if (SysTick_CLKSource == SysTick_CLKSource_HCLK)
  {
    SysTick->CTRL |= SysTick_CLKSource_HCLK;
  }
  else
  {
    SysTick->CTRL &= SysTick_CLKSource_HCLK_Div8;
  }
}
void TickDelayInit(u8 SYSCLK)
{
//選擇時鐘源為AHB/8
    SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);
fac_us=SYSCLK>>3;
fac_ms=((u32)SYSCLK*1000)>>3;
}
void TickDelayUs(u16 nus)
{
uint32_t temp;
SysTick->LOAD=nus*fac_us-1;
SysTick->VAL=0x00;
SysTick->CTRL=0x01;
do
{
temp=SysTick->CTRL;
}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));
SysTick->CTRL=0x00;        
SysTick->VAL =0X00;       
}
void TickDelayMs(u16 nms)
{        
u32 temp;    
SysTick->LOAD=nms*fac_ms -1;
SysTick->VAL =0x00;
SysTick->CTRL=0x01 ;
do
{
temp=SysTick->CTRL;
}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));
SysTick->CTRL=0x00;
SysTick->VAL =0X00;  
}

中斷方式延時使用步驟

1）配置SysTick定時器時鐘源

2）調用系統(tǒng)函數(shù)SysTick_Config（），開啟中斷，配置中斷間隔

3）延時函數(shù)賦值延時變量，并等待延時變量遞減到0，達到精確延時效果

4）中斷函數(shù)中延時變量遞減到0 相關函數(shù)如下：

__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
   if ((ticks - 1) > 0xFFFFFF)//24位寄存器，大于該值返回錯誤
   {
      return (1);  
   }
  SysTick->LOAD  = (uint32_t)(ticks - 1);//計數(shù)到0，ticks值應減1   
  NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1);
  SysTick->VAL   = 0UL;    
  SysTick->CTRL  = (1<<2) |(1<<1) | 1;//配置時鐘源，使能定時器，開啟中斷
  return (0UL);  
}
void TickInterruptDelay(__IO u32 nTime)
{
  TimingDelay = nTime;
  while(TimingDelay != 0);
}
void TickInterruptHandleTimingDelay_Decrement(void)
{
  if (TimingDelay != 0)
   {
     TimingDelay--;
   }
}

測量短時函數(shù)的執(zhí)行時間

SysTick計時器可用于計時測量。例如，可以使用以下代碼測量短函數(shù)的持續(xù)時間：

SysTick->CTRL = 0; // 禁用 SysTick

SysTick->LOAD = 0xFFFFFFFF; // 設置重裝寄存器到最大值

SysTick->VAL = 0; // 清零VAL

SysTick->CTRL = 0x5; // 使能SysTick, 使用處理器時鐘

while(SysTick->VAL != 0); // 等待重裝完畢

start_time = SysTick->VAL; // 較大的起始點

TestDelayFunc(); // 待測函數(shù)執(zhí)行時間

stop_time = SysTick->VAL; // 獲取執(zhí)行結束時間

cycle_count = start_time e stop_time;//計算函數(shù)執(zhí)行時間

由于SysTick是一個遞減計數(shù)器，因此start_time的值大于stop_time。如果待測函數(shù)執(zhí)行時間較長，這種情況必須啟用SysTick異常，并使用SysTick處理程序來計算SysTick計數(shù)器下溢的次數(shù)。

總結及注意事項

SysTick定時器是微處理器系統(tǒng)內部定時器，提供精確的時間延時和計時功能。采用中斷方式延時，需要考慮SysTick中斷優(yōu)先級較低，容易被打斷影響延時；在嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)將使用SysTick計時器，應用程序中則不可在使用SysTick；在系統(tǒng)在線調試停止時，SysTick計時器將停止計時。

審核編輯：湯梓紅