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瑞萨MCU零基础入门系列教程汇总 https://blog.csdn.net/qq_35181236/article/details/132779862 第11章 SysTick
本章目标
了解滴答定时器的概念学会配置滴答定时器和扩展驱动应用
11.1 认识滴答定时器
SysTick定时器也被称为滴答定时器。在Cortex架构的处理器里有一个24bit的向下计数定时器它就是滴答定时器。它不是处理器之外的、跟GPIO等设备同等地位的设备而是位于处理器内部的定时器。
对于Cortex-M33内核而言它拥有2个滴答定时器一个用于非安全系的滴答定时器另一个用于安全系的滴答定时器。如果开发者不使用Cortex-M33的TrustZone的程序安全功能那么只能使用一个非安全系的滴答定时器。
滴答定时器有4个寄存器用于控制和获取状态
a) 控制和状态寄存器SYST_CSR b) 重载值寄存器SYST_RVR c) 当前计数值寄存器SYST_CVR d) 校验值寄存器SYST_CALIB
使用滴答定时器就是对这几个寄存器进行配置让它按照指定的频率进行计数本章会实现几个驱动函数为后续章节的外设驱动使用。
11.2 滴答定时器的配置
在配置滴答定时器前首先应该要熟悉其工作机制其工作机制有如下几条
① 当使能了滴答定时器的计数后滴答定时器将会从重载值向下计数到零然后在下一个时钟周期从重载值寄存器读取重载值在紧随的下一个时钟周期又开始向下计数。 ② 如果给重载值寄存器RVR写入了一个‘0’那么本次计数循环也就是本次向下计数到0后就会停止计数。 ③ 当计数到0使控制状态寄存器CSR的计数标志COUNTFLAG位会被置1.当读取CSR寄存器时会将这一位清零。 ④ 如果给当前计数值寄存器CVR写入一个值时会更新CVR的值且会将COUNTFLAG清零 ⑤ 如果程序处于调试状态当开发者暂停调试时滴答定时器也会暂停计数
可以看到这几个机制中使用到的寄存器只有3个CSRControl and Status Register控制和状态寄存器、RVRReload Value Register重载值寄存器和CVRCurrent Value Register当前值寄存器。接下来就着重认识下这3个寄存器并且学会如何配置他们。
11.2.1 控制和状态寄存器SYST_CSR
控制状态寄存器各个位的描述如下图 Bit0-ENABLE计数器使能位0-不使能计数器1-使能计数器Bit1-TICKINT滴答定时器中断请求位0-计数到0不产生中断请求1-产生中断请求Bit2-CLKSOURCE滴答定时器的时钟选择位0-使用外部基准时钟1-使用处理器时钟Bit16-COUONTFLAG滴答定时器技术标志位当计数到0时置1如果没有读取CSR的话将会一直为1
CSR寄存器上电复位默认值是0x00000000一般情况下程序是需要滴答定时器产生中断请求来判定滴答定时器计数到0的所以TICKINT通常被设置为1而时钟源的选择惯用的是选择处理器时钟。所以在初始化的时候一般将CSR的值设置为0x07。
11.2.2 重载值寄存器SYST_RVR
重载值寄存器虽然是一个32bit的寄存器但是鉴于滴答定时器的设计只有24位的计数值因而此寄存器只有低24bit有效高8bit保留如下图所示 所谓重载值就是指滴答定时器计数到0时又重新从这个值开始向下计数。例如程序中需要滴答定时器从100开始向下计数那么这里就将RVR的低24bit设置为‘100-1’也就是十六进制的0x63,二进制的0110 0011那么RVR寄存器的值就是下图这样 11.2.3 当前计数值寄存器SYST_CVR
当前计数值寄存器CVR也是低24bit有效用来表示滴答定时器当前的计数值如图所示 无论程序给此寄存器写入什么值都会将此寄存器清零并且会将计数标志位COUNTFLAG清零。
11.2.4 滴答定时器的初始化配置
滴答定时器还有一个校准寄存器CALIB它是只读寄存器无需操作。从Cortex-M33的调试手册中其对滴答定时器的各个寄存器总结如下图 那么开发者配置滴答定时器时步骤如下
① 选择抵达定时器的时钟源 ② 使能滴答定时器的中断请求 ③ 设置重载值 ④ 清零当前计数值 ⑤ 使能滴答定时器计数
初始化滴答定时器
在Cortex内核源文件的core_cmXX.h比如core_cm33.h定义滴答定时器的初始化函数代码如下
__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{if ((ticks - 1UL) SysTick_LOAD_RELOAD_Msk){return (1UL); /* Reload value impossible */}SysTick-LOAD (uint32_t)(ticks - 1UL); /* set reload register */NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL); /* set Priority for Systick Interrupt */SysTick-VAL 0UL; /* 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 (0UL); /* Function successful */
}开发者只需要在自己的代码中调用此函数传入一个指定的重载值即可例如下面这个代码
fsp_err_t SystickInit(void)
{/* 获取处理器时钟uwSysclk */uint32_t uwSysclk R_BSP_SourceClockHzGet(FSP_PRIV_CLOCK_PLL);/* 技术周期为uwSysclk/1000 */if(SysTick_Config(uwSysclk/1000) ! 0){return FSP_ERR_ASSERTION;}/* Return function status */return FSP_SUCCESS;
}如上初始化滴答定时器后它的计数时钟频率就是处理器的系统主频 在此频率下向下计数 个数后触发中断也就是每秒钟触发1000次中断换算公式如下 假如 那么传入给SysTick_Config函数的值就是200K滴答定时器就会以200MHz的频率从200K往0开始递减递减为0时触发一次中断中断触发频率就是
。
实现滴答定时器的中断服务函数
当滴答定时器计数到0时会触发中断中断服务函数SysTick_Handler被调用这个函数需要开发者实现比如给一个全局变量递增1参考如下代码
volatile uint32_t dwTick 0;
void SysTick_Handler(void)
{dwTick 1;
}11.3 基于SysTick的扩展应用
本实验会用到板载LED外设和printf功能请读者参考本书《第5章 GPIO输入输出》和《第7章 UART》来配置LED的GPIO和UART模块并且移植drv_uart.c和drv_config.h到本节实验的工程“1101_systick_delay”中。
在上一小节已经初始化了滴答定时器、实现了中断服务函数。本节在此基础上实现一个ms级别的延时函数因为初始化设置的滴答定时器是1KHz的中断触发频率。参考如下代码
#define HAL_MAX_DELAY 0xFFFFFFU
void HAL_Delay(uint32_t dwTime)
{uint32_t dwStart dwTick;uint32_t dwWait dwTime;/* Add a freq to guarantee minimum wait */if (dwWait HAL_MAX_DELAY){dwWait (uint32_t)(1);}while((dwTick - dwStart) dwWait){}
}第10行在延时值基础上加1第13行滴答定时器中断服务函数中的递增变量dwTick减去此延时函数调用时刻的dwStart即滴答定时器触发“dwTick- dwStart”次后大于等于延时时长后才退出函数
为什么dwWait要先加1这是因为执行HAL_Delay函数时必定是在2次滴答定时器中断之间距离下一次中断的时间必定小于1ms。比如传入的dwTime等于2时实际延时的时间是大于1ms、小于2ms。第10行里让dwWait值加1目的是使得延时能满足下限“至少延时dwWait毫秒”。
还可以读取dwTick获取系统运行时间/时刻例如以下代码
uint32_t HAL_GetTick(void)
{return dwTick;
}11.4 测试程序
本书测试滴答定时器的方法是使用基于滴答定时器的延时函数来闪烁LED并且打印延时前后的tick值。代码如下
void SystickAppTest(void)
{uint8_t ucCount 5;uint32_t dwLastTick 0, dwCurtick 0;bsp_io_level_t nLevel false;while(ucCount--){dwLastTick HAL_GetTick();HAL_Delay(1000);dwCurtick HAL_GetTick();11.5 上机实验
本实验将滴答定时器的驱动在hal_systick.c中实现在hal_systick.h中声明测试函数在app_systick.c中实现在app.h中声明最后在hal_entry.c中调用初始化函数和测试函数代码如下
#include app.h
#include hal_systick.h
#include drv_uart.h
#include hal_data.hvoid hal_entry(void)
{/* TODO: add your own code here */SystickInit();UARTDrvInit();SystickAppTest();
}将程序编译出来的二进制可执行文件烧录到处理器中运行可以得到如下图的结果 开发板上LED间隔1s改变状态。 本章完
