SysTick系統(tǒng)定時(shí)器是屬于CM3內(nèi)核中的一個(gè)外設(shè)，內(nèi)嵌在NVIC（嵌套向量中斷控制器，控制整個(gè)芯片中斷相關(guān)的功能，它與內(nèi)核緊密藕合，是內(nèi)核中的一個(gè)外設(shè)）中。系統(tǒng)定時(shí)器是一個(gè)24位的向下遞減的計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器每計(jì)數(shù)一次的時(shí)間為1/SYSCLK，一般我們?cè)O(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK為72MHZ，當(dāng)重裝載數(shù)值寄存器的值遞減為0時(shí)，系統(tǒng)定時(shí)器就產(chǎn)生一次中斷，以此循環(huán)往返。 
因?yàn)镾ysTick是屬于CM3內(nèi)核的外設(shè)，所以所有基于CM3內(nèi)核的單片機(jī)都具有這個(gè)系統(tǒng)定時(shí)器，這使得軟件在CM3單片機(jī)中可以很容易被移植。系統(tǒng)定時(shí)器一般用于操作系統(tǒng)，用于產(chǎn)生時(shí)基，維持操作系統(tǒng)的心跳。

一、SysTick寄存器介紹 
SysTick系統(tǒng)定時(shí)器中有4個(gè)寄存器，分別是： 
CTRL——SysTick控制及狀態(tài)寄存器 
LOAD——SysTick重裝載數(shù)值寄存器 
VAL——SysTick當(dāng)前數(shù)值寄存器 
CALIB——SysTick校準(zhǔn)數(shù)值寄存器 
在使用SysTick產(chǎn)生定時(shí)的時(shí)候，只需要配置前3個(gè)寄存器，最后一個(gè)校準(zhǔn)寄存器不需要使用。

二、SysTick定時(shí)實(shí)驗(yàn) 

創(chuàng)建兩個(gè)文件bsp_SysTick.c和bsp_SysTick.h用來存放SysTick驅(qū)動(dòng)程序及相關(guān)宏定義，中斷服務(wù)函數(shù)放在stm32f10x_it.h中。要點(diǎn)在于1）設(shè)置重裝載寄存器的值；2）清楚當(dāng)前數(shù)值寄存器的值；3）配置控制與狀態(tài)寄存器。 

1、SysTick配置庫函數(shù)

代碼清單——SysTick配置庫函數(shù)

 __STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)

 {

 // 不可能的重裝載值，超出范圍

 if ((ticks - 1UL) > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) {

 return (1UL);

 }

 // 設(shè)置重裝載寄存器

 SysTick->LOAD = (uint32_t)(ticks - 1UL);

 // 設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)

 NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL);

 // 設(shè)置當(dāng)前數(shù)值寄存器

 SysTick->VAL = 0UL;

 // 設(shè)置系統(tǒng)定時(shí)器的時(shí)鐘源為 AHBCLK=72M

 // 使能系統(tǒng)定時(shí)器中斷

 // 使能定時(shí)器

 SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |

 SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |

 SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

 return (0UL);

 }

用固件庫編程時(shí)我們只需要調(diào)用庫函數(shù)SysTick_Config()即可，形參ticks用來設(shè)置重裝載寄存器的值，再大不超過重裝載寄存器的值2^24，當(dāng)重裝載寄存器的值遞減到0的時(shí)候產(chǎn)生中斷，然后重裝載寄存器的值又重新裝載往下遞減計(jì)數(shù)，以此循環(huán)往復(fù)。隨后設(shè)置好中斷優(yōu)先級(jí)，最后配置系統(tǒng)定時(shí)器的時(shí)鐘等于AHBCLK=72MHZ，使能定時(shí)器和定時(shí)器中斷，這樣系統(tǒng)定時(shí)器就配置好了。 

SysTick_Config()庫函數(shù)主要配置了SysTick中的3個(gè)寄存器：LOAD、VAL和CTRL。

2、配置SysTick中斷優(yōu)先級(jí) 

SysTick_Config()庫函數(shù)還調(diào)用了固件庫NVIC_SetPriority()來配置系統(tǒng)定時(shí)器的中斷優(yōu)先級(jí)，該函數(shù)也在core_m3.h中定義。

代碼清單——配置SysTick中斷優(yōu)先級(jí)

_STATIC_INLINE void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)

 {

 if ((int32_t)IRQn < 0)

  {

 SCB->SHP[(((uint32_t)(int32_t)IRQn) & 0xFUL)-4UL] =

 (uint8_t)((priority << (8 - __NVIC_PRIO_BITS)) & (uint32_t)0xFFUL);

 }

else 

{

 NVIC->IP[((uint32_t)(int32_t)IRQn)] =

 (uint8_t)((priority << (8 - __NVIC_PRIO_BITS)) & (uint32_t)0xFFUL);

 }

 }

函數(shù)首先判斷形參IRQn的大小，如果小于0，則表示這個(gè)是系統(tǒng)異常，系統(tǒng)異常的優(yōu)先級(jí)由內(nèi)核外設(shè)SCB的寄存器SHPRx控制；如果大于0，則是外部中斷，外部中斷的優(yōu)先級(jí)由內(nèi)核外設(shè)NVIC中的IPx寄存器控制。 

因?yàn)镾ysTick屬于內(nèi)核外設(shè) ，與普通外設(shè)的中斷優(yōu)先級(jí)有些區(qū)別，并沒有 搶占優(yōu)先級(jí)和子優(yōu)先級(jí)的說法。在STM32F103中，內(nèi)核外設(shè)的中斷優(yōu)先級(jí)由內(nèi)核SCB這個(gè)外設(shè)的寄存器SHPRx（x=1~3）來配置。 

SPRH1~SPRH3是一個(gè)32位的寄存器，但是只能通過字節(jié)訪問，每8個(gè)字段控制一個(gè)內(nèi)核外設(shè)的中斷優(yōu)先級(jí)的配置。STM32F103中，只有位7~位3這高4位有效，低4位沒有用到，所以內(nèi)核外設(shè)的中斷優(yōu)先級(jí)可編程為0~15，只有16個(gè)編程優(yōu)先級(jí)，數(shù)值越小優(yōu)先級(jí)越高。 

在系統(tǒng)定時(shí)器中，配置優(yōu)先級(jí)為(1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL)，其中宏 

__NVIC_PRIO_BITS 為 4，那計(jì)算結(jié)果就等于 15，可以看出系統(tǒng)定時(shí)器此時(shí)設(shè)置的優(yōu)先級(jí) 

在內(nèi)核外設(shè)中是最低的，如果要修改優(yōu)先級(jí)則修改這個(gè)值即可，范圍為：0~15。

設(shè)置系統(tǒng)定時(shí)器中斷優(yōu)先級(jí)

NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL);

以上是內(nèi)核的外設(shè)優(yōu)先級(jí)設(shè)置，如果同時(shí)使用了SysTick和片上外設(shè)呢 ？ 

比如配置一個(gè)外設(shè)的中斷優(yōu)先級(jí)分組為2，搶占優(yōu)先級(jí)為1，子優(yōu)先級(jí)為1，SysTick的優(yōu)先級(jí)為固件庫默認(rèn)配置的15。當(dāng)我們比較內(nèi)核外設(shè)和片上外設(shè)的時(shí)候，我們只需要抓住NVIC的中斷優(yōu)先級(jí)分組不僅對(duì)片上外設(shè)有效，同樣對(duì)內(nèi)核的外設(shè)也有效，把SysTick的優(yōu)先級(jí)15轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制就是1111（0b），又因?yàn)镹VIC的優(yōu)先級(jí)分組為2，那么前兩位的11（0b）也是3，后兩位也是3，無論從搶占還是子優(yōu)先級(jí)都比我們?cè)O(shè)定的外設(shè)的優(yōu)先級(jí)低。如果2個(gè)軟件優(yōu)先級(jí)配置成一樣，那就比較硬件編號(hào)，編號(hào)越小，優(yōu)先級(jí)越高。

3、SysTick初始化函數(shù)

代碼清單——SysTick初始化

 /**

 * @brief 啟動(dòng)系統(tǒng)滴答定時(shí)器 SysTick

 */

 void SysTick_Init(void)

 {

 /* SystemFrequency / 1000 1ms 中斷一次

 * SystemFrequency / 100000 10us 中斷一次

 * SystemFrequency / 1000000 1us 中斷一次

 */

 if (SysTick_Config(SystemCoreClock / 100000)) {

 /* Capture error */

 while (1);

 }

 }

SysTick初始化函數(shù)由用戶編寫，里面的SysTick_Config（）固件庫函數(shù)，通過設(shè)置該固件庫的形參，就決定了系統(tǒng)定時(shí)器經(jīng)過多少時(shí)間產(chǎn)生一次中斷。

4、SysTick_Config中斷時(shí)間的計(jì)算 

SysTick 定時(shí)器的計(jì)數(shù)器是向下遞減計(jì)數(shù)的，計(jì)數(shù)一次的時(shí)間 T (DEC) =1/CLK (AHB) ，當(dāng)重裝載寄存器中的值 VALUE (LOAD) 減到 0 的時(shí)候，產(chǎn)生中斷，可知中斷一次的時(shí)間T (INT) =VALUE (LOAD) * T (DEC) = VALUE (LOAD) /CLK (AHB) ， 其 中 CLK （AHB） =72MHZ 。 如 果 設(shè) 置VALUE (LOAD) 為 72，那中斷一次的時(shí)間 T (INT) =72/72M=1us。不過 1us 的中斷沒啥意義，整個(gè)程序的重心都花在進(jìn)出中斷上了，根本沒有時(shí)間處理其他的任務(wù)。 

SysTick_Config(SystemCoreClock / 100000)) 

SysTick_Config（）的形我們配置為 SystemCoreClock / 100000=72M/100000=720，從剛剛分析我們知道這個(gè)形參的值最終是寫到重裝載寄存器 LOAD 中的，從而可知我們現(xiàn)在把SysTick 定時(shí)器中斷一次的時(shí)間 T (INT) =720/72M=10us。

5、SysTick定時(shí)時(shí)間的計(jì)算 

設(shè)置好T（INT）后，可以設(shè)置一個(gè)變量t,用來記錄進(jìn)入中斷的次數(shù)，那么用變量t乘以中斷的時(shí)間T(INT)，就可以計(jì)算出需要定時(shí)的時(shí)間。

6、SysTick定時(shí)函數(shù) 

定義一個(gè)微妙級(jí)別的延時(shí)函數(shù)，形參為nTime，用這個(gè)形參乘以中斷時(shí)間T（INT）就得出我們需要的延時(shí)時(shí)間。

代碼清單——SysTick定時(shí)函數(shù)

/**

 * @brief us 延時(shí)程序,10us 為一個(gè)單位

 * @param

 * @arg nTime: Delay_us( 1 ) 則實(shí)現(xiàn)的延時(shí)為 1 * 10us = 10us

 * @retval 無

 */

 void Delay_us(__IO u32 nTime)

 {

 TimingDelay = nTime;

 while (TimingDelay != 0);

 }

函數(shù)Delay_us中我們等待TimingDelay為0，當(dāng)TimingDelay為0時(shí)表示延時(shí)時(shí)間到。即SysTick每進(jìn)行一次中斷（10us），TimingDelay遞減一次。

7、SysTick中斷服務(wù)函數(shù)

void SysTick_Handler(void)

 {

 TimingDelay_Decrement();

 }

中斷復(fù)位函數(shù)調(diào)用了另外一個(gè)函數(shù) TimingDelay_Decrement()，如下

 * @attention 在 SysTick 中斷函數(shù) SysTick_Handler()調(diào)用

 */

 void TimingDelay_Decrement(void)

 {

 if (TimingDelay != 0x00) {

 TimingDelay--; 

TimingDelay的值等于延時(shí)函數(shù)中 傳進(jìn)去的nTime的值，比如nTime=100 000，則延時(shí)的時(shí)間等于100 000x10us=1s。 

8、main函數(shù)

int main(void)

 {

 /* LED 端口初始化 */

 LED_GPIO_Config();

 /* 配置 SysTick 為 10us 中斷一次,時(shí)間到后觸發(fā)定時(shí)中斷，

 *進(jìn)入 stm32fxx_it.c 文件的 SysTick_Handler 處理，通過數(shù)中斷次數(shù)計(jì)時(shí)

 */

  SysTick_Init();

 while (1) 

 {

 LED_ON;

 Delay_us(100000); // 10000 * 10us = 1000ms

 LED2_ON;

 Delay_us(100000); // 10000 * 10us = 1000ms

 LED3_ON;

 Delay_us(100000); // 10000 * 10us = 1000ms

 }

 }

三、另一種更簡(jiǎn)潔的定時(shí)編程 

SysTick的counter從reloader的值往下遞減到0的時(shí)候，CTRL寄存器的位16：countflag會(huì)置1，且讀取該位的值可清0，所以可以使用軟件查詢的方法實(shí)現(xiàn)延時(shí)。

代碼清單——SysTick微秒級(jí)延時(shí)

 void SysTick_Delay_Us( __IO uint32_t us)

 {

 uint32_t i;

 SysTick_Config(SystemCoreClock/1000000);

 for (i=0; i

 // 當(dāng)計(jì)數(shù)器的值減小到 0 的時(shí)候，CRTL 寄存器的位 16 會(huì)置 1

 while ( !((SysTick->CTRL)&(1<<16)) );

 }

 // 關(guān)閉 SysTick 定時(shí)器

 SysTick->CTRL &=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

 }

代碼清單——SysTick毫秒級(jí)延時(shí)

 void SysTick_Delay_Ms( __IO uint32_t ms)

 {

 uint32_t i;

 SysTick_Config(SystemCoreClock/1000);

 for (i=0; i

 // 當(dāng)計(jì)數(shù)器的值減小到 0 的時(shí)候，CRTL 寄存器的位 16 會(huì)置 1

 // 當(dāng)置 1 時(shí)，讀取該位會(huì)清 0

 while ( !((SysTick->CTRL)&(1<<16)) );

 }

 // 關(guān)閉 SysTick 定時(shí)器

 SysTick->CTRL &=~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

 }

代碼清單——SysTick配置函數(shù)

 // 這個(gè) 固件庫函數(shù) 在 core_cm3.h 中

 static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)

 {

 // reload 寄存器為 24bit，最大值為 2^24

 if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) return (1);

 // 配置 reload 寄存器的初始值

 SysTick->LOAD = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;

 // 配置中斷優(yōu)先級(jí)為 1<<4 -1 = 15，優(yōu)先級(jí)為最低

 NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1); 

 // 配置 counter 計(jì)數(shù)器的值

 SysTick->VAL = 0; 

 // 配置 systick 的時(shí)鐘為 72M

 // 使能中斷

 // 使能 systick

 SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |

 SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |

 SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

 return (0);

 }