STM32F030 Nucleo-做個準確的延時SysTick
時間：2018-08-16 來源：未知
寫過單片機程序的人都知道，軟件延時是不準確的，當然，當在我們可接受的情況下，很多地方還是用軟件延時的！但是在情況允許的條件下，我們還是希望延時越準確越好，這樣可以保證我們Demo的一些精度或者時候準確性。
在所以的ST32位MCU中，基本上都存在這么一個定時器，很多人都叫它“滴答定時器”，也就是SysTick，在我移植過的好幾個實時操作系統中，這個滴答定時器都用來作為操作系統調度的定時器了。其實這個定時器的使用非常簡單，但是基本上很多人又覺得它是神秘的!為毛呢??打開MCU的DadaSheet，參考手冊，都很少提到SysTick，并且提到的地方也就是一句話帶過，庫手冊也就是說明一下操作它的接口!然后!然后!然后就沒有然后了。
那么我們怎么樣使用它呢??有可能我們根本就不了解這個定時器，就算它再簡單，沒資料，呵呵!玩起來也是很費勁的啊!這個疑問先放起來!看看下一個疑問??
文章的開頭不是“做個準確的延時”么??那么它和SysTick有毛關系呢??(可能多遠單片機程序員來說，延時就是：delay_ms(x)這種)，其實我就想用SysTick來給我做延時，因為MCU的運行時鐘在配置好之后，就基本上是穩定的了!穩定的時鐘數山羊，那就可以計算出每數一次山羊所用的時間，更可以算出在一定時間內能數多少只山羊了(還記得小時候的數山羊游戲嗎?)。所以就是利用這么個思想來干這種事。
當然，問題又來了，STM32有那么多個通用定時器和特殊定時器，干嘛非得用SysTick啊??我個人給的答案就是：(1)只要你開心，想怎么樣都好。(2)對于通用定時器和特殊定時器而言，他們除了定時功能之外，還有其他的很多特殊復用功能，比如說PWM的輸出等等，非得這么干的話你這是在浪費資源(當然，你若開心，便是晴天)，然而，SysTick據我本人所知，它就是ARM核用來數山羊的，就這么個定時計時功能，不用它用誰??
回到上面的問題，我們怎么使用SysTick定時器呢??
首先，第一件事就是找到它再時鐘樹的位置(還是時鐘樹，可以想想它的地位有多重要了)。如下圖：
上圖還是時鐘樹(Clock Tree)從上圖我們可以得到這么幾個信息：
(1)SysTick就是內核系統定時器(不管它，咱還是叫滴答定時器)
(2)SysTick的時鐘源來自HCLK
(3)SysTick的時鐘為HCLK的8分頻，即Fsystick = HCLK/8
(4)藍色框表示系統時鐘咱在前面的帖子已經配置好了!哈哈!
好!第一件事干完了，也得到了相應的信息，那么咱們干第二件事：
還記得在準備資料的時候，特別提示，一點要將MCU的編程手冊下載下來嗎???在這里就用到它了！
就是上圖這個東西，名字叫STM32F0xxx Cortex-M0 programming manual ---->STM32F0xxx 系列Corte-M0編程手冊。
打開這個手冊，我們可以看到很多的東西，我簡單介紹一下吧!
瀏覽整個目錄，分為5章，如下：
第一章從技術角度來說，可能不是那么重要，但是對于不了解ST說明文檔的布局的童鞋而言，我個人認為還是必須瀏覽第一章的，因為他介紹了，本文檔的格式和關鍵詞使用還有必要的說明格式等，再就是簡單的介紹了文章的布局，和所包含的內容，這對于閱讀文檔，找到想要的資料是快速的方法。
第二章基本上就是對Cortex-M0內核的簡單介紹了，比如模式，堆棧，內核寄存器，數據類型，內存，低功耗模式等等的介紹了。
第三章看到這些想都不用想，就知道這是Cortex-M0內核的匯編指令，操作指令了。
第四章，哈哈哈哈哈哈!看到標題沒??Core peripherals 我想英語水平再差的人都知道這是Cortex-M0的核心外設了，那就是說這是ARM架構Cortex-M0核有的東西，并不只有ST的才有。OK!SysTick就是核心外設之一啦!這就是為毛找它的原因了啊!哈哈!!等等，還有第五章，得裝完B再說。
下去!看看!就可以看到!第五章就是記錄著修訂歷史的，如下圖：
從這個圖我們可以得知，第一次出這個文檔的時間，而且從未修改過!哈哈 !不管了!談談感受些。
首先，我覺得這個手冊是寫給程序員看的!它不是真正的Cortex-M0手冊，因為從手冊的內容來看，它再教我們怎么使用，怎么寫程序配置，而不是解釋Cortex-M0內核(當然，從名字就知道了!哈哈!)。這一點很重要，所以它是非常重要的手冊，比庫函數手冊重要N倍。
OK!廢話了一大堆!先把滴答定時器用起來吧!
第一件事，找到庫中相應的操作函數接口，所以我在keil中全工程搜索了一下，結果如下：
從上圖可以看出了，只看到了兩個與SysTick相關的函數(我用紅框標出了)，分別是：void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)函數和__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)函數，(在Linux中__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)這種類型的函數叫內聯函數，不知道這是不是這樣叫)，其中，void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)函數的作用，是是選擇SysTick的時鐘和初始化SysTick(從注釋和函數名就可以看出來了)。__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)函數就是“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和中斷，開啟定時器。
從注釋上來分析，要讓SysTick跑起來使用這兩函數的確足夠了，但是想想哪里不對勁啊??咱的目的是做個延時程序，希望能夠精確的延時，并且咱隨時指定延時多久，這怎么還玩起中斷來了，不對，不對，這不靠譜(我說的不靠譜是和我們的目的不靠譜，并非這個庫不靠譜，哈哈!)，唉!沒辦法，只能對ST的攻城獅說，你不給咱寫好，咋就自己玩了!哈哈!那砸門就自己玩!
那么怎么玩呢???這就是為毛在開篇的時候一大堆廢話談《Cortex-M0編程手冊》的原因了，咱自己玩，得靠它啊!OK!繼續--0------>
看到上圖，我想再不明白的人也要明白了!這就清清楚楚的介紹了SysTick的使用了哈!(翻譯就算了，水平太菜了，不惡心人了)。
繼續曬圖：
哈哈哈!看到了沒??SysTick的寄存器被我看到了!既然看到了寄存器，那要搞它就不難了。哈哈!繼續再往下!再往下!再往下！
嘎嘎!你看到的沒錯，你沒眼花，這里清清楚楚的說明了SySTick的第一個寄存器STK_CSR的功能和使用了。東西比較少，我就解釋一下：
Bit 0 ----- 0位，SysTick的開關，置1使能
Bit 1-----1位，SysTick的異常開關，其實就是中斷開關，置1，當SysTick計時到0時，產生中斷
注意：SysTick數山羊的方式和咱小時候玩的不太一樣，人家要倒著數，到0說明完成一次數山羊
Bit 2-----2位，SysTick的時鐘資源選擇，置0，使用外部參考時鐘;置1，使用處理器的時鐘
Bit 16---16位，定時器數山羊數到0的時候，返回1
這個寄存器就這么愉快的搞定了!!!哈哈哈哈!繼續裝B！
看到這個，就知道了，STK_RVR寄存器就是SysTick的裝載寄存器了，用來裝山羊的個數的嘛，哈哈!但是注意哦，因為SysTick是24位的定時器(前面文檔有介紹)，所以別越界了哦!越界就像是用個吃飯的碗來裝一桶水，肯定裝不完啦!肯定會溢出啦!不懂啥事溢出的話，就想想水從碗里溢出來的現象哈哈!只是在這里是數據溢出而言!
所以這個寄存器沒啥好解釋的了(沒解釋也廢話了半天。。。汪汪)!
看看下一個：
看標題就知道了，SysTick的當前計數值寄存器，想知道此時計數到哪里了，讀它就好了!
下一個！
SysTick的校準定時器!!!!咱不校準，想校準的童鞋自己看看!多么簡單的東西!
到這里，我們得到的信息是：
(1)我們需要操作的寄存器：STK_CSR、STK_RVR和STK_CVR
(2)寄存器的地址：如下圖
現在要干的第一件事是，我們應該怎樣才能操作寄存器：
方法1：直接操作
在頭文件里直接定義這三個寄存器的物理地址(特別注意：寄存器是32位的)，相應操作寄存器的某一位只需要操作TK_CSR、STK_RVR和STK_CVR的相應的某一位即可。就是這么簡單!
方法2：使用庫的定義
在core_m0.h文件中，有如下定義：
從注釋來看，它說這就是SysTick的寄存器結構體!OK!怎么證明呢??
再往下：
有這么幾個信息：
(1)基地址為 SCS_BASE (0xE000E000UL) ，即基地址就是0xE000E000了
(2)SysTick的基地址為：(SCS_BASE + 0x0010UL)，即為：0xE000E010 咦是不是和STK_CSR寄存器地址一樣了呢??對的，就是一樣的，再往下
(3)宏#define SysTick ((SysTick_Type *) SysTick_BASE )，首先SysTick的基地址SysTick_BASE被強制轉換為結構體SysTick_Type類型的指針(也就是以這個地址為起點sizeof(SysTick_Type)大小的空間成為這個結構體類型)，然后定義成宏SysTick，所以宏SysTick就成為了SysTick_Type的指針。再往下分析：
(4)分析得下圖：
SysTick的地址就是0xE000E010了，而根據結構體的貼心，第一個成員的地址和結構體的地址值是相等的，所以就有了上圖(要是不懂的話，建議好好的去補補C語言，把基本功打扎實了，沒點功力腫么能玩轉物理地址呢??)，所以，結構體的成員和SysTick的寄存器就對應上了。哈哈!其實ST的庫里面的寄存器的結構都是這么干的，定義寄存器的方法都是一樣的!
當然，喜歡玩寄存器的童鞋，我建議就應該用以上的方法1的方法，這才是玩寄存器啊，!直接使用ST定義好的結構，多沒意思!!哈哈!!
好的!完事具備!只欠程序了!如下：
首先，先定義兩個本文件全局變量(記住這兩個全局變量只適用在本文件)，分別是：fac_ms和fac_us，啥意思呢??它倆就是分別用來記錄1ms和1us時間內SysTick能計的數。
變量定義玩了，就是初始化SysTick了!其實初始化SysTick就是一句話SysTick->CTRL = 0xfffffffb;，就是操作TK_CSR寄存器。至于為毛是這個值，那就自己看手冊了!
但是，其實適用庫函數接口也是可以的：就是這個：
void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)，這個函數的注釋是選擇SysTick的時鐘，其實就是初始化了，但是必須注意：參數必須是：SysTick_CLKSource_HCLK_Div8即HCLK的8分頻，證據就是前面的時鐘樹。但是將到這里咱不放看看這個函數的原型，
從函數中，也可以看出也是操作TK_CSR寄存器，因為參數必須是SysTick_CLKSource_HCLK_Div8，所以我們可以看看SysTick_CLKSource_HCLK_Div8的定義值如何：
看到沒：SysTick_CLKSource_HCLK_Div8的值也是0xFFFFFFFB
OK!初始化解決了!那么，這個初始化函數還有一個參數，干啥的呢??其實就是系統時鐘啦!比如，咱的系統時鐘已經配置成48MHz，那么調用的時候，直接SysTick_Init(48);即可，其實這個參數就是用來計算fac_ms和fac_us的值的，公式如下：
SysTick的時鐘：Fsystick = HCLK/8
SysTick計數一次的時間：Tsystick = 1/Fsystick
有了以上兩個公式(對于哪來的公式，別問我，問手冊去)，那么計算fac_ms和fac_us的值就不難了!哈哈!OK!初始化結束。
咱們來個毫秒延時：
上面函數的意思就是：延時nms，比如需要延時100毫秒，就調用：delay_ms(100);即可。
那么實現是怎么樣的呢??
其實在編程手冊里面就教了我們怎么使用：
哈哈!人家明明白白的告訴了咱怎么使用，并且列出了1,2,3，那咱就不能客氣了!哈哈!
1.將計數值裝載到裝載寄存器
2.清空計數器
3.計數開始
4.等等計數到達
5.關閉計數器
6.清空計數器
過程就如上6步了。
注意一點�。篠ysTick->CTRL = 0x01;開啟計時器時是對寄存器直接賦值，而不是操作某一位啊!所以這樣的話，是不會產生中斷的!因為中斷被關了啊!
OK!毫秒延時就這樣!!
下面就是微秒延時了!哈哈!
毫秒延時都講的這么清楚了，微秒延時就不說了，都是一個媽生的!過程沒啥說的!
來看看咱怎么調用吧！
調用就如上圖了!記住哦，先配置好系統時鐘哦!要是順序搞反了，搞不出來就該打屁屁了哦!哈哈哈!
縱觀IT界，一個簡單的東西內說個20頁可能也就是我這種逗逼了!哈哈!不過呢!我只是想解決一些初學者迷�；蛘咄卵膯栴}!高手的問題咱不敢解決！
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