SysTick—系统定时器

SysTick 简介

SysTick—系统定时器是属于 CM4 内核中的一个外设，内嵌在 NVIC 中。系统定时器是一个 24bit
的向下递减的计数器，计数器每计数一次的时间为 1/SYSCLK，一般我们设置系统时钟 SYSCLK
等于 180M。当重装载数值寄存器的值递减到 0 的时候，系统定时器就产生一次中断，以此循环
往复。
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。

SysTick 定时实验

1、设置重装载寄存器的值
2、清除当前数值寄存器的值
3、配置控制与状态寄存器

SysTick 初始化函数

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void SysTick_Init(void)
{
	if (SysTick_Config(SystemCoreClock / 100000))
	{ 
		while (1);
	}
}

SysTick 中断时间的计算

SysTick 定时器的计数器是向下递减计数的，计数一次的时间 TDEC=1/CLKAHB，当重装载寄存器
中的值 VALUELOAD 减到 0 的时候，产生中断，可知中断一次的时间 TINT=VALUELOAD* TDEC 中断
= VALUELOAD/CLKAHB，其中 CLKAHB =168MHZ。如果 VALUELOAD 设置为 180，那中断一次的时
间 TINT=168/168M=1us。不过 1us 的中断没啥意义，整个程序的重心都花在进出中断上了，根本
没有时间处理其他的任务。 

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SysTick_Config(SystemCoreClock / 100000))

SysTick_Config（）的形我们配置为 SystemCoreClock / 100000=180M/100000=1680，从刚刚分析我们知道这个形参的值最终是写到重装载寄存器 LOAD 中的，从而可知我们现在把 SysTick 定时器
中断一次的时间 TINT=1680/168M=10us。

SysTick 定时时间的计算

当设置好中断时间 TINT 后，我们可以设置一个变量 t，用来记录进入中断的次数，那么变量 t 乘
以中断的时间 TINT 就可以计算出需要定时的时间。

SysTick 定时函数

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void Delay_us(__IO u32 nTime)
{ 
	TimingDelay = nTime;	

	while(TimingDelay != 0);
}

函数 Delay_us() 中我们等待 TimingDelay 为 0，当 TimingDelay 为 0 的时候表示延时时间到。变量
TimingDelay 在中断函数中递减，即 SysTick 每进一次中断即 10us 的时间 TimingDelay 递减一次。

SysTick 中断服务函数

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void SysTick_Handler(void)
{
	TimingDelay_Decrement();
}

中断复位函数调用了另外一个函数 TimingDelay_Decrement()，原型如下： 

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void TimingDelay_Decrement(void)
{
	if (TimingDelay != 0x00)
	{ 
		TimingDelay--;
	}
}

TimingDelay 的值等于延时函数中传进去的 nTime 的值，比如 nTime=100000，则延时的时间等于
100000*10us=1s。

另外一种更简洁的定时编程

上面的实验，我们是使用了中断，而且经过多个函数的调用，还使用了全局变量，理解起来挺费
劲的，其实还有另外一种更简洁的写法。我们知道， systick 的 counter 从 reload 值往下递减到 0 的
时候， CTRL 寄存器的位 16:countflag 会置 1，且读取该位的值可清 0，所有我们可以使用软件查
询的方法来实现延时。 

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void SysTick_Delay_Us( __IO uint32_t us)
{
   uint32_t i;
   SysTick_Config(SystemCoreClock/1000000);
   for (i=0; i<us; i++) {
      // 当计数器的值减小到 0 的时候， CRTL 寄存器的位 16 会置 1
      while ( !((SysTick->CTRL)&(1<<16)) );
   }
   // 关闭 SysTick 定时器
   SysTick->CTRL &=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}
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void SysTick_Delay_Ms( __IO uint32_t ms)
{
	uint32_t i;
	SysTick_Config(SystemCoreClock/1000);
	
	for (i=0; i<ms; i++) {
		// 当计数器的值减小到 0 的时候， CRTL 寄存器的位 16 会置 1
		// 当置 1 时，读取该位会清 0
		while ( !((SysTick->CTRL)&(1<<16)) );
	}
	// 关闭 SysTick 定时器
    SysTick->CTRL &=~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

在这两个微秒和毫秒级别的延时函数中，我们还是调用了 SysTick_Config 这个固件库函数 ，其中 SystemCoreClock 是一个宏，大小为 168000000，如果不想使用这个宏，也可以直接改成数字。 

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// 这个 固件库函数 在 core_cm3.h 中
static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
	// reload 寄存器为 24bit，最大值为 2^24
	if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) return (1);
	
	// 配置 reload 寄存器的初始值
	SysTick->LOAD = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;
	
	// 配置中断优先级为 1<<4 -1 = 15，优先级为最低
	NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);
	
	// 配置 counter 计数器的值
	SysTick->VAL = 0;
	// 配置 systick 的时钟为 72M
	// 使能中断
	// 使能 systick
	SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
					SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |
					SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
	return (0);
	}