操作系统需要执行多任务管理,用SysTick产生中断,确保单个任务不会锁定整个系统。同时SysTick还可用于闹钟定时、时间测量等。
由于Cortex-M3芯片都有SysTick,所以软件可以很容易地在Cortex-M3的产品间移植。
我们待会儿将利用SysTick产生1s的时基,让LED一秒钟闪烁一次,以完成SysTick的定时实验。
注:本文所用芯片为stm32f103。
SysTick寄存器
SysTick定时器由四个寄存器控制,如图7-1所示。
图7-1
上图是对四个寄存器各个位的描述。其中最后一个校准值寄存器(STK_CALIB)在定时实验中并没有用到,这里暂且不介绍,有兴趣的读者可以自行查找其他资料阅读。
编程要点
- 向SysTick重装载值寄存器(STK_LOAD)写入新的重装载值;
- 配置中断优先级;
- 写SysTick当前值寄存器(STK_VAL),将当前值清0;
- 写SysTick控制及状态寄存器(STK_CTRL),启动SysTick。
SysTick属于内核外设,其相关的寄存器定义和库函数都在core_cm3.h中。如图7-2为core_cm3.h头文件里配置SysTick的源码截图。
图7-2
SysTick_Config()库函数即是按照上述的编程要点完成SysTick配置的。我们在实际项目中时可以直接调用这个库函数来完成配置。而形参ticks用来设置STK_LOAD的值,最大不超过2^24。然后配置中断优先级,清空STK_VAL,最后配置STK_CTRL。其中,在配置中断优先级时调用了NVIC_SetPriority()库函数,传入的优先级实参为(1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1,其中宏__NVIC_PRIO_BITS为4,则可得其优先级为15,则可以看出其默认设置的优先级在内核外设中是最低的。
那么如果我们同时设置了内核外设和片上外设的优先级,该如何判断孰高孰低呢?
在专栏(stm32):stm32中断初识与实践(上)里说过,在配置外设中断优先级时,需要先分组,再设置抢占优先级及子优先级,那么我们把内核外设的优先级也用同一配置方式分解为这三个部分。
假设配置一个外设的中断优先级分组为3,抢占优先级为2,子优先级为1,而SysTick优先级为4。则将SysTick优先级4转换为二进制,为0100(0b),在分组为3时,SysTick抢占优先级为010(0b),即为2,子优先级为0。我们先比较抢占优先级,发现相同,那么比较子优先级,此时SysTick子优先级为0,而我们假设的外部中断子优先级为1,所以SysTick优先级大于假设的外设优先级(数值越小,优先级越高)。
中断时间计算
SysTick的计数器执行的是倒计时,我们要计算中断计数时间,需要知道计数总量(STK_LOAD的值)、时钟源频率等两个参数。打个比方,这相当于我们要计算运动时间,需要知道距离和速度,那么STK_LOAD的值即为距离,时钟源频率即为速度。则中断计数时间为(假设STK_LOAD的值为VALUE,时钟源频率为CLK,中断计数时间为T):
T = VALUE / CLK(其中,CLK为72MHz)
当STK_LOAD的值VALUE减到0时,即可产生中断。如果设置VALUE=72000,那么中断一次的时间T = 72000 / 72MHz = 1ms。
定时时间计算
得出中断一次的时间后,我们可以设置一个变量n,用来记录中断次数,那么最终的定时时间即为T*n。
回到开头的实验说明中,我们需要产生1s时基,来实现LED灯1s闪烁一次,则n为1000时满足要求。
#define SysTick_CTRL_ENABLE_Pos 0 #define SysTick_CTRL_ENABLE_Msk (1ul << SysTick_CTRL_ENABLE_Pos) /** * @brief 毫秒级的定时函数 * @param n:毫秒数,如n为1000,则计时1000*1ms=1s * @retval 无 */ void SysTick_Delay_ms(uint32_t n){ uint32_t i; SysTick_Config(72000); // 产生1ms的中断(72000 / 72MHz = 1ms) for(i=0; i<n; i++){ while(!((SysTick->CTRL)&(1<<16))); } SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; // 失能SysTick }
由于SysTick不会自动停止,所以我们需要在异常/中断处理中将其停止,即失能SysTick。
到这里为止,一个简单的SysTick定时实验完成了,之后只要在main函数中调用SysTick_Delay_ms(1000)函数,即可实现1s的精确SysTick定时,而不是使用普通的不精确延时函数。