HAL库与Cubemx系列|Systick-系统滴答定时器详解

2023-12-24 11:26:58

Systick是什么?

关于Systick，在Context-M3权威指南中如此描述：

SysTick定时器被捆绑在NVIC中，用于产生SYSTICK异常（异常号： 15）。在以前，大多操作系统需要一个硬件定时器来产生操作系统需要的滴答中断，作为整个系统的时基。例如，为多个任务许以不同数目的时间片，确保没有一个任务能霸占系统；或者把每个定时器周期的某个时间范围赐予特定的任务等，还有操作系统提供的各种定时功能，都与这个滴答定时器有关。因此，需要一个定时器来产生周期性的中断，而且最好还让用户程序不能随意访问它的寄存器，以维持操作系统“心跳”的节律。

SysTick定时器能产生中断， CM3为它专门开出一个异常类型，并且在向量表中有它的一席之地。它使操作系统和其它系统软件在CM3器件间的移植变得简单多了，因为在所有CM3产品间对其处理都是相同的。

SysTick 是一个 24 位的倒计数定时器，当计到 0 时，将从 RELOAD 寄存器中自动重装载定时初值。只要不把它在 SysTick 控制及状态寄存器中的使能位清除，就永不停息，图 13.1 中小结了 SysTick的相关寄存器。

这是定义在core_cm3.h中的结构体：

SysTick 的最大使命，就是定期地产生异常请求，作为系统的时基。 OS 都需要这种“滴答” 来推动任务和时间的管理。如欲使能 SysTick 异常，则把 STCSR.TICKINT 置位。另外，如果向量表被重定位到 SRAM 中，还需要为 SysTick 异常建立向量，提供其服务例程的入口地址。

Systick如何使用?

前面说了那么多，Systick到底是什么，小伙伴们是不是已经明白了呢？其实，简单一句话，就是“心跳”，CPU以心跳为依据分配要做的事情，嘀哒...嘀哒...嘀哒...

cubemx配置Systick

来来来，实践是检验真理的唯一标准，没有实践的理论就是耍流氓~~

Systick是系统的“心跳”，为系统提供着时基来源，cubemx中是已经为我们勾选了的，默认的时基是来源于Systick

当然了，条条大路通罗马，Systick可以作为时基，但却不是唯一的，不信你看，实际上有这么多的定时器都可以用来作为时基来源的，移植过操作系统的小伙伴一定不陌生，本次，我们只介绍关于Systick的功能~

时钟配置

关于时钟配置的详细讲解，请参看：CubeMX的正确打开方式一文

串口配置

关于串口配置的详细解释，请参看：CubeMX的正确打开方式一文

Systick中断

可以看到，Systick的中断是默认已经开启了的，直接使用即可

Systick代码详细解析

结合生成的工程，来看看Systick的时钟配置以及工作流程，systick首先在HAL_Init()函数中被提到，被cue来干嘛呢，接下来跟进去看看

从英文解释中（别说看不懂哈），Systick被配置为系统时基，并且被配置为了1ms，做技术，要有刨根问底的精神，奥利给，继续跟进去看看

这段英文解释很重要，外设中断进程调用HAL_Delay的时候，要特别注意中断的优先级问题，如果systick的中断优先级低于外设中断优先级，会导致一直在外设中断中阻塞，如果外设中调用了HAL_Delay()，一定要保证Systick的中断优先级高于外设中断优先级，但是，小飞哥是极其不建议在中断中调用HAL_Delay（）函数的

明明是在说Systick的事情，怎么牵扯到HAL_Delay（）函数了呢，那就再来看看，HAL_Delay（）是如何实现的呢？打开HAL_Delay（），可以看到，实际上是通过uWTick这个全局变量不断增加，比较来实现的延时，那么uWTick是在哪里增加的呢？

好家伙，转了十万八千里，最终还是在Systick中断中进行增加的，默认配置的是Systick 1ms中断，这下知道了我们调用的HAL_Delay（），为什么是1ms了吧，绕了那么一大圈，是不是有点想打人呢~

默认配置的是1ms中断周期，那我们HAL_Delay（）的最小单位是1ms，如果想获得1us的中断周期，该如何调整呢？且往下看，这是我们自定义的systick周期配置函数，一步一步来看

先来看systick的时钟来源，时钟来源为HCLK或者是HCLK的8分频，小飞哥实验选择的是HCLK，72MHZ，确定了systick的时钟源，接下来配置systick的中断周期

  HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);

再来看这个函数，分析之前，我们先来看看systick的中断周期时间是怎么计算的,T=ReloadValue10001/72000000ms

这是默认的配置1ms，主频是72MHZ，uwTickFreq默认是1KHZ，根据上面的分析计算，算下来T = (72MHZ/1000)1/72MHZ=1000/72MHZ(1/72MHZ)=1/1000s=1ms,你看懂了吗？

HAL_SYSTICK_Config(SystemCoreClock / (1000U / uwTickFreq)

根据上面的分析，我们想要1us、10ms、100ms....的中断周期怎么办，那就根据上面的计算公式算吧，那这么修改后，HAL_Delay不就可以实现us延时了嘛，实现当然是能实现，但中断是不是过于频繁了呢，1us一个中断诶，那怎么实现呢，请查看，关于HAL库us延时的3种实现方式

  HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq() / 1000); //1ms

到此，关于systick的工作流程就算是介绍差不多了，还有最后一步，Systick中断回调函数需要添加到中断回调句柄中

可以看到systick中断回调函数依然是_weak修饰符，意思就是我们自己一个一样名字的函数，不会报错

我们自己重新定义回调函数，处理中断事务，好的编程习惯，中断置标志，所有的逻辑处理放在中断外处理，建议这样做

while中不断查询标志

测试结果

间隔100ms，打印systick test，测试OK，over

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