STM32使用SysTick定时器延时

最近在学习Stm32 HAL库相关教程（之前都是xjb缝合，缺少点原理的理解，在看到TM1640（一个可以方便在数码管上显示内容的模块）驱动编写的过程需要用到us 级别的延时，而HAL 库的 Hal_Dealy() 的函数是ms 级别的，所以需要自己手动编写一个更精准的延时函数。看教程里几行不知所云，在搜索过程中大概了解到了几种写发，但是感觉比较优雅的是使用 SysTick定时器 进行延时。但是几篇教程在原理处比较简略，所以根据个人理解学习了一下。

参考目录

《ARM Cortex-M3 权威指南》第3版

STM32延时函数的四种方法 - Fireflycjd - 博客园 (cnblogs.com)

STM32的SysTick延时方法 - 代码争霸 - 博客园 (cnblogs.com)

STM32学习心得九：Systick滴答定时器和延时函数解读_天亮继续睡的博客-CSDN博客

stm32的systick（滴答定时器）实现精准延时_haha690的博客-CSDN博客_stm32精准定时

STM32延时函数的四种方法：普通延时（2种）、SysTick 定时器延时（2种）_魏波-的博客-CSDN博客_delayms延时函数用法

关于STM32单片机延时微妙（delay_us）函数-hal库_好奇龙猫的博客-CSDN博客_delay_us

STM32延时函数的四种方法_strongercjd的博客-CSDN博客_stm32延时函数

STM32高精度延时实验 (stmicroelectronics.cn)

几种延时方法

第一种比较粗暴，就是让单片机做一些无关紧要的工作来打发时间，比如写点循环；

第二种是用汇编指令，和第一种大同小异；

第三种是使用SysTick滴答定时器，但是是采取 中断 的方式；

第四种是使用SysTick滴答定时器，但是是采取 查询 的方式，也就是 本次使用的方法 ；

……（前三种可以在参考目录找到具体实现

SysTick 定时器

简介

详细资料可以阅读 《ARM Cortex-M3 权威指南》第3版 9.5 SysTick 定时器。

SysTick 定时器是 Cortex-M 处理器内部集成的一个小型定时器，属于NVIC 的一部分，可以产生SysTick 异常。SysTick 为简单的向下计数的24位计数器，可以使用处理器时钟或者外部时钟。

SysTick 定时器可用作简单的定时器外设，用以产生周期性中断，延时或时间测量。

SyTick 定时器的寄存器

地址	CMSIS-Core 符号	寄存器
0xE000E010	SysTick -> CTRL	SysTick 控制和状态寄存器
0xE000E014	SysTick -> LOAD	SysTick 重装值寄存器
0xE000E018	SysTick -> VAL	SysTick 当前值寄存器
0xE000E01C	SysTick -> CALIB	SysTick 校准值寄存器

SysTick 控制和状态寄存器（SysTick -> CTRL）

位段	名称	类型	复位值	描述
16	COUNTFLAG	RO	0	当SYSTICK 定时器计数到0时，该位变成1，读取寄存器或清除计数器当前值会被清零
2	CLKSOURCE	R/W	0	0 = 外部参考时钟（STCLK）； 1 = 使用内核时钟
1	TOCKINT	R/W	0	1 = SYSTICK 定时器计数减至0时产生异常 0 = 不产生异常
0	ENABLE	R/W	0	SYSTICK 定时器使能

SysTick 重装值寄存器（SysTick -> LOAD）

位	名称	类型	复位值	描述
23: 0	RELOAD	R/W	未定义	定时器为0时的重装载值

SysTick 当前值寄存器（SysTick -> VAL）

位	名称	类信	复位值	描述
23: 0	CURRENT	R/Wc	0	读出值位SYSTICK 定时器的当前数值。写入任何值都会清除寄存器，SYSTICK 控制和状态寄存器中的 COUNTFLAG 也会清零

SysTick 校准值寄存器（SysTick -> CALIB）

位	名称	类型	复位值	描述
31	NOREF	R	-	1 = 没有外部参考时钟（STCLK 不可用） 0 = 有外部参考时钟可供使用
30	SKEW	R	-	1= 校准值并非精准的 10ms 0 = 校准值准确
23: 0	TENMS	R/W	0	10毫秒校准值。芯片设计者应通过 Cortex-M3 的输入信号提供该数值，若读出为0，则表示校准值不可用。

使用 SysTick 定时器

主要流程

本次使用查询的方式。

1. 将0写入 SysTick -> CTRL 禁止 SysTick 定时器，防止之前 SysTick 定时器在之前被使能过；
2. 将新的重加载值写入 SysTick -> LOAD ，重加载值应为周期数减1（因为是倒数到0）；
3. 将任何数值写入 SysTick 当前值寄存器 SysTick -> VAL ，该寄存器会被清零；
4. 写入 SysTick 控制和状态寄存器 SysTick -> CTRL 启动寄存器

延时原理

利用SysTick 控制和状态寄存器 SysTick -> CTRL 中的 计数标志位 来确定定时器合适变为0.可以设置 SysTick -> LOAD 的值，然后等待计数标志位变为0，以此实现延时。

示例代码

//禁止 SysTick 定时器
SysTick -> CTRL = 0;

//设置计数周期为256 （255~0）
SysTick -> LOAD = 0XFF;

// 清零当前值寄存器
SysTick -> VAL = 0;

// 5 = b'101
// 位0 = 1 为使能SYSTICK定时器
// 位2 = 1 表示使用内核时钟
SysTick -> CTRL = 5;

// 0x00010000 = 1<<16
// 通过查询 SysTick -> CTRL 第16位标志位判断计数器是否计数到0
while((SysTick -> CTRL & 0x00010000) == 0);

//禁止 SysTick 定时器
SysTick -> CTRL = 0;

进行 us 级别延时

关于时钟

本次选用外部时钟。

对于STM32，外部时钟源是HCLK(AHB总线时钟）的1/8，内核时钟是HCLK时钟 ；

）可以翻出来 CubeMX 的时钟树看一眼

以f103 为例，这里HCLK 为72MHz，那么SYSTICK 的时钟为9MHz，即 SYSTICK定时器以9MHz的频率递减 。

计算

如果要获取 Nus的延迟，那么我们需要计算出 SysTick -> LOAD ，即重加载值

容易得到：

$1s = 10^6us$

$$Nus=T\times LOAD=\frac{LOAD}{SYSTICK}\times 10^6$$

$$LOAD=Nus\times SysTick \times 10^{-6}$$

已知有：

$HCLK=72MHz$

$SYSTICK=9MHz$

代入具体数值可以得到：

$LOAD=Nus\times9\times 10^6\times 10^{-6}$

最后得到

$$LOAD=Nus\times9$$

72M主频代码

）博客里面xjb找了一段

us级延时

/*采用SysTick定时器位16标志位读取方式做延时(程序起始处)*/

void delay_us(uint32_t nus) //us级延时
{
    uint32_t temp;
    SysTick->CTRL=0x00;
    SysTick->LOAD=nus*9;
    SysTick->VAL=0x00;//清空计数器
    SysTick->CTRL=0x01;//使能，减到零时无动作，采用外部时钟源
    // 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
    do{
        temp=SysTick->CTRL;
    }while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));	// 等待时间到达
    SysTick->CTRL=0x00;//关闭计数器
    SysTick->Val=0x00;//清空计数器
}

/*采用SysTick定时器位16标志位读取方式做延时(程序结束处)*/

ms级延时

循环1000次即可

void delay_ms(uint16_t nms) {
    uint32_t i;
    for(i=0;i<1000;++i) {
        delay_us(nms);
    }
}

更通用一点的代码

上面那个 SysTick->LOAD=nus*9; 的9是手动算出来的，一般情况下主频是很容易知道的，那直接用主频自动算出这个数字就更方便了

再次回到上面的式子

记系统时钟 $SYSCLK \ Mhz$

$SYSTICK=SYSCLK\div9 \ Mhz$

$$Nus=T\times LOAD=\frac{LOAD}{SYSTICK\times10^6}\times 10^6=\frac{LOAD}{SYSTICK}$$

$$LOAD=Nus\times SYSTICK$$

这样可以在代码中定义一个延时倍乘数 fac_us

$fac_\ us=SYSCLK\div8$

代码

代码分为两步

1. 配置 SYSTICK 为SYSCLK 的$\frac{1}{8}$ ，并计算出延时倍乘数 fac_us
2. 采用SysTick定时器位16标志位读取方式做延时

还要记得在头文件包含 stm32f1xx.h （以f103为例）

dealy.c

static uint8_t  fac_us=0;//us延时倍乘数

// 初始化延迟函数
// SYSTICK的时钟固定为AHB时钟的1/8
// SYSCLK:系统时钟频率
void delay_init(uint8_t SYSCLK) {
    HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK_DIV8);//配置SYSTICK 
	fac_us=SYSCLK/8;
}

//采用SysTick定时器位16标志位读取方式做延时(程序起始处)
//us级延时
void delay_us(uint32_t nus) {
    uint32_t temp;
    SysTick->CTRL=0x00;
    SysTick->LOAD=nus*fac_us;
    SysTick->VAL=0x00;//清空计数器
    SysTick->CTRL=0x01;//使能，减到零时无动作，采用外部时钟源
    // 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
    do{
        temp=SysTick->CTRL;
    }while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));	// 等待时间到达
    SysTick->CTRL=0x00;//关闭计数器
    SysTick->VAL=0x00;//清空计数器
}
//采用SysTick定时器位16标志位读取方式做延时(程序结束处)
//ms级延时
void delay_ms(uint16_t nms) {
    uint32_t i;
    for(i=0;i<1000;++i) {
        delay_us(nms);
    }
}

delay.h

#include "stm32f1xx.h"
void delay_init(uint8_t SYSCLK);
void delay_us(uint32_t nus);
void delay_ms(uint16_t nms);

函数 HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig()

/**
  * @brief  Configures the SysTick clock source.
  * @param  CLKSource specifies the SysTick clock source.
  *          This parameter can be one of the following values:
  *             @arg SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK_DIV8: AHB clock divided by 8 selected as SysTick clock source.
  *             @arg SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK: AHB clock selected as SysTick clock source.
  * @retval None
  */
void HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(uint32_t CLKSource)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(CLKSource));
  if (CLKSource == SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK)
  {
    SysTick->CTRL |= SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK;
  }
  else
  {
    SysTick->CTRL &= ~SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK;
  }
}

总结

最后看下来就是 设置重装载值，使能，检查标志位 这三个步骤。

还有就是书上讲的是比较清楚详细的。