STM32F103五分钟入门系列SysTick滴答定时器+SysTick中断实现跑马灯
Posted 自信且爱笑‘
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了STM32F103五分钟入门系列SysTick滴答定时器+SysTick中断实现跑马灯相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
学习板：STM32F103ZET6
强推系列：
STM32F103五分钟入门系列（一）跑马灯（库函数+寄存器）+加编程模板+GPIO总结
STM32F103五分钟入门系列（二）GPIO的七大寄存器+GPIOx_LCKR作用和配置
STM32F103五分钟入门系列（三）GPIO的常用库函数使用方法总结+一个网络上的误区
参考：
STM32F103五分钟入门系列（六）时钟框图+相关寄存器总结+系统时钟来源代码(寄存器)
STM32F103五分钟入门系列（七）SystemInit（）函数、SetSysClock()函数
SysTick滴答定时器+SysTick中断实现跑马灯
前言
本博客总结一下SysTick定时器的几个相关寄存器和库函数及它们的使用方法；而SysTick定时器是可以产生中断的，为了更好的理解SysTick并为之后中断总结提供方便，本博着重总结了SysTick中断的使用方法。不过SysTick去实现中断一般情况下最好不要用，32有许多定时器都可以产生中断，没必要用这个，本博举例子只是为了更好的去理解SysTick中断。
一、Systick滴答定时器
Systick定时器的参考资料在《Cortex-M3权威指南》第8章NVIC与中断控制中。然后注意一下这个计数器是递减计数器
（一）SysTick相关寄存器
SysTick定义在core_cm3.h头文件中：
与SysTick相关寄存器也定义在该文件中：
1、SysTick控制和状态寄存器（CTRL）
该寄存器位2:0、位16为有效位
位0
为该寄存器使能位，置1对该寄存器使能，置0使该寄存器失能。操作方式：
SysTick->CTRL|=1;//使能CTRL寄存器
位1
该位设置是否产生中断，置1时，倒数到0产生中断请求；置0时，不产生中断请求。该中断有专门的中断服务函数，中断服务函数定义在：stm32f10x_it.h中：
这个中断完全可以用在各类实验中，不过最好还是用别的定时器，毕竟32的定时器很多的，没必要用systick这个处理器内部包含的定时器来中断。下一博客会通过这个Systick总结一下延时函数，但是也强调一下，延时函数就是一个坑，不到万不得已不要用！！！
设置方法：
SysTick->CTRL|=1<<1;//倒计数到0时产生中断
SysTick->CTRL&=0xfffd;//倒计数到0不产生中断
位2
该位是选择时钟源的，当该位置0时采用外部时钟源，对于32，外部时钟源是AHB总线时钟的1/8。（下图红色箭头所示）
之前两篇博客也总结过，AHB默认状态下为1分频，所以AHB出来的时钟为系统时钟，默认状态下系统时钟为72MHZ，所以当该寄存器位2软件置0时，时钟为72MHZ/8=9MHZ。
当该寄存器软件置1时采用内核时钟，即HCLK（默认状态下为sysclk时钟的1分频）=72MHZ。（下图红色箭头）
所以：
位2为0：
SysTick的时钟为：（SYSCLK/（AHB分频系数））/8，默认状态下为9MHZ
位2为1：
SysTick的时钟为：SYSCLK/（AHB分频系数）,默认状态下为72MHZ
位16
该位为状态标志位，如果倒计数到0，则该位硬件置1，如果未计数到0，则该位为0。计数到0后要不产生中断，要不重新装载初值，进入下一次倒计数。可以如下代码判断是否计数到0：
if((SysTick->CTRL&0x10000)!=0)//倒计数到0
{
}
else//未倒计数到0
{
}
2、SysTick重装载数值寄存器（LOAD）
该寄存器也是32位寄存器，不过有效位是24位，高8位为保留位。那么还寄存器最大装载的值为(2^24)-1=16777215，所以该重载值定义为：u32、 uint32_t类型。
重装载值操作：
SysTick->LOAD=(u32)一个数;
3、SysTick当前数值寄存器（VAL）
该寄存器用来获取当前倒计数的值（读操作），如果对它进行写操作，会把它清零，并且将CTRL寄存器的位24清零。（这个写操作一般不会用到）
对该寄存器的操作：
u32 temp=SysTick->VAL;
4、SysTick校准数值寄存器（CALIB）
该寄存器一般不会用到，了解即可。
通过该寄存器，可以使系统在不同的CM3产品上运行，且可以产生恒定的SysTick中断频率。可以直接把TENMS的值写入重装载寄存器，这样一来，只要没突破系统极限，就能做到每10ms来一次 SysTick异常。
二、SysTick相关库函数
1、时钟源选择函数SysTick_CLKSourceConfig（）
该函数定义在misc.h头文件中：
打开函数体：
代码很简单，我们现看一下这个函数传递的参数：
顾名思义，就是我们之前总结CTRL寄存器时说的，时钟源可以是HCLK、HCLK/8。
仔细看看代码：
if (SysTick_CLKSource == SysTick_CLKSource_HCLK)
{
SysTick->CTRL |= SysTick_CLKSource_HCLK;
}
else
{
SysTick->CTRL &= SysTick_CLKSource_HCLK_Div8;
}
当传递过来的参数是SysTick_CLKSource_HCLK、SysTick_CLKSource_HCLK_Div8，则分别执行对应的一行代码。
把标识换为16进制数：
if (SysTick_CLKSource == SysTick_CLKSource_HCLK)
{
SysTick->CTRL |= 0x00000004;
}
else
{
SysTick->CTRL &= 0xFFFFFFFB;
其中执行SysTick->CTRL |= 0x00000004后，CTRL寄存器第2位为1，即我们之前总结的：使用HCLK内核时钟源，默认状态下为72MHZ（=SYSCLK）（AHB默认1分频）
执行SysTick->CTRL &= 0xFFFFFFFB后，CTRL寄存器第2位为0，即我们之前总结的：使用外部时钟源，即HCLK/8，默认状态下,9MHZ（=SYSCLK/8）（AHB默认1分频）
2、SysTick配置函数SysTick_Config()
（1）函数实现
该函数定义在core_cm3.h中，毕竟是Cortex-M3自带的简单定时器，定义到这个文件夹很合理。
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 */
}
该函数是由返回值的，返回0和1，返回0表示设置成功，返回1表示重装载失败（注意不是设置失败）
在看一下SysTick_LOAD_RELOAD_Msk标识：
而这个值就是我们之前总结的最大的重装载值，即LOAD寄存器23:0全为1.如此的话if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) return (1);这行代码就不难理解，因为传递的重装载值超过了最大可装载值，所以返回1表示重装载失败。
虽然能返回1报错，但是程序并没有结束，还会继续往下执行：SysTick->LOAD = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;这行代码就是在设置装载值的，如果ticks小于等于最大可装载值，则当传递的装载值ticks与0xffffff位与运算后，结果还是ticks；如果ticks大于最大可装载值，（eg：0x1000000，结果为0；eg0x1000001，结果为1）经过位与运算，会把重装载值运算到小于最大可装载值的数。
然后是设置中断优先级，这个先不总结了，等总结完中断这一块应该就清楚了。
SysTick->VAL = 0;这行代码是对VAL的写操作，之前总结过，如果是写操作，就将VAL寄存器清零（注意这是对VAL寄存器清零且不产生中断的方法！）同时清除CTRL的位24为0，此时虽然VAL为0，但是CTRL的位24仍为0，系统判断该计数器没有倒计数到0，所以不会产生中断。
接下来的代码：
SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |
SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
将标识改为16进制数：（ul表示无符号长整型）
SysTick->CTRL = 1ul | 1ul |1ul;
即：
SysTick->CTRL = 1;
即对CTRL寄存器第0位赋1，其它位赋0。
（2）总结
通过该函数设置后，状态如下：
①如果重装载值大于最大可装载值，则返回1，且继续向下执行，最后再返回0
②如果重装载值小于等于最大可装载值，继续向下执行，最后返回0
③如果重装载值大于最大可装载值，会通过位与运算将重装载值减小到小于最大可装载值的一个数。
④清空VAL寄存器
⑤使能SysTick定时器
3、中断服务函数SysTick_Handler()
中断服务函数定义在stm32f10x_it.h中
这个函数默认有函数体，有时候不想用这个函数体，就注释掉，再把这个中断服务函数框架复制到自己想要的文件中继续编写，当然如果SysTick计数器不产生中断时（CTRL寄存器位1始终置0），就不用写中断服务函数了。
三、利用SysTick写一个LED闪烁实验（0.5s循环）
LED配置那一块就不再总结了，可以看我这个系列的第一篇博客。
1、初始化LED
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
int main(void)
{
LED_Init();
}
2、设置SysTick时钟源
为了让SysTick倒计数器计数慢点，重装载值尽量小一点，采用小的时钟周期，即外部时钟源、AHB总线时钟的1/8。
SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8); //选择外部时钟源72MHZ/8=9MHZ
//SysTick->CTRL &=0xFFFFFFFB
3、设置CTRL寄存器
到计数到0后会产生中断，进入中断服务函数，所以CTRL寄存器的位1置1：
SysTick->CTRL|=1<<1;//允许产生中断
4、设置重装载值
SysTick时钟为9MHZ，一个时钟周期计数一次，则：
1s 计数： 9000000次
1ms计数：9000次
1us计数： 9次
如果让LED0每0.5s闪一次，即每0.5s中断一次，在中断服务函数中对LED0取反。
则需要计数0.5×9000000=4500000次
而最大可重装载值为0xffffff=16777215，没有超过最大可装载值，所以把4500000装载到LOAD寄存器中，完成一次计数即可。
SysTick->LOAD=4500000;//重装载初值
5、清空VAL寄存器
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
int main(void)
{
LED_Init();
SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8); //选择外部时钟源72MHZ/8=9MHZ
//SysTick->CTRL &=0xFFFFFFFB
SysTick->CTRL|=1<<1;//允许产生中断
SysTick->LOAD=4500000;//重装载初值
SysTick->VAL=0;//清空VAL寄存器
}
6、使能SysTick时钟，开始计数
SysTick->CTRL|=1;//使能SysTick时钟，开始计数
7、屏蔽原有的中断服务函数
中断服务函数定义在stm32f10x_it.h中，可以用全局搜索：
或者直接Ctrl+F
打开函数体：
将它注释掉
8、编写中断服务函数
void SysTick_Handler()
{
LED0=~LED0;
}
这个代码只能持续一次，因为计数完成后并没有重新装载初值，还得下一步
9、重复装载初值
在中断服务函数中再次装载初值，每中断一次就装载一次初值：
oid SysTick_Handler(void)
{
LED0=~LED0;
SysTick->LOAD=4500000;//重装载初值
SysTick->VAL=0;//清空VAL寄存器
}
10、完整代码
//led.h
#ifndef __LED_H
#define __LED_H
void LED_Init(void);
#endif
//led.c
#include "led.h"
#include "stm32f10x.h"
void LED_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_GPIOE , ENABLE);
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);
}
//main.c
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "sys.h"
#define LED0 PBout(5) // DS0
int main(void)
{
LED_Init();
SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8); //选择外部时钟源72MHZ/8=9MHZ
//SysTick->CTRL &=0xFFFFFFFB
SysTick->CTRL|=1<<1;//允许产生中断
SysTick->LOAD=4500000;//重装载初值
SysTick->VAL=0;//清空VAL寄存器
SysTick->CTRL|=1;//使能SysTick时钟，开始计数
while(1)
{
}
}
void SysTick_Handler(void)
{
LED0=~LED0;
SysTick->LOAD=4500000;//重装载初值
SysTick->VAL=0;//清空VAL寄存器
}
11、效果动图
四、利用SysTick写一个LED闪烁实验（3s循环）
之前的计数没有超过最大可装载值，这次搞一个超过最大可装载值的实验，就让LED3s闪烁
1、思路
SysTick时钟为9MHZ，一个时钟周期计数一次，则：
1s 计数： 9000000次
1ms计数：9000次
1us计数： 9次
如果让LED每3s亮、3s灭，则中断一次需要的计数值：
9000000×3=27000000>(2^24 -1)
所以需要多次重装载
如重装载10次，每次装载值为2700000
程序中需要改变的地方：
2、完整代码
//led.h
#ifndef __LED_H
#define __LED_H
void LED_Init(void);
#endif
//led.c
#include "led.h"
#include "stm32f10x.h"
void LED_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_GPIOE , ENABLE);
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);
}
//main.c
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "sys.h"
#define LED0 PBout(5) // DS0
static u16 a=10;
int main(void)
{
LED_Init();
SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8); //选择外部时钟源72MHZ/8=9MHZ
//SysTick->CTRL &=0xFFFFFFFB
SysTick->CTRL|=1<<1;//允许产生中断
SysTick->LOAD=2700000;//重装载初值
SysTick->VAL=0;//清空VAL寄存器
SysTick->CTRL|=1;//使能SysTick时钟，开始计数
while(1)
{
}
}
void SysTick_Handler(void)
{
a--;
if(!a)
{
LED0=~LED0;
a=10;
}
SysTick->LOAD=2700000;//重装载初值
SysTick->VAL=0;//清空VAL寄存器
}
3、效果动图
以上是关于STM32F103五分钟入门系列SysTick滴答定时器+SysTick中断实现跑马灯的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
STM32F103五分钟入门系列（十六）输入捕获（精雕细琢-.-）
STM32F103五分钟入门系列（十五）输入捕获（精雕细琢-.-）