SysTick系統嘀嗒定時器並非STM32獨有的,它是Cortex內核的部分,CM3爲它專門開出一個異常類型,並且在中斷向量表中佔有一席之地(異常號15)。這樣它可以很方便的移植到不同廠商出CM3內核的芯片上,尤其對於有實時操作系統的軟件,它一般會作爲整個系統的時基,所以這個對操作系統非常重要。
但在STM32開發手冊中對它的介紹卻很少,幾乎到一筆帶過的程度。有關SysTick的詳細介紹可參考《Cortex-M3權威指南》第133 頁第八章及第179頁第十三章。
剛接觸SysTick時,因它屬於內核中斷優先級,我一直有個疑問,它是比所有的可屏蔽中斷優先級都高呢還是都低,或是處在等同設置地位 ?
最初我自以爲內核中斷優先級要比所有可屏蔽中斷優先級高,當認真查閱資料與做實驗後,發覺並非如此。
SysTick總共有四個寄存器:
1、
此寄存器在系統代碼中由 SysTick->CTRL變量表示;
2、
此寄存器在系統代碼中由 SysTick-> LOAD變量表示;
3、
此寄存器在系統代碼中由 SysTick-> VAL變量表示;
4、
此寄存器在系統代碼中由SysTick-> CALIB 變量表示,沒有用過,也不常用,暫不作介紹。
這幾個寄存器的偏移量如下圖所示:
上面寄存器結構體的定義在 \CMSIS\CM3\CoreSupport core_cm3.h中如下所示:
/
**@addtogroup CMSIS_CM3_SysTick CMSIS CM3 SysTick
memory mapped structure for SysTick
@{
*/
typedef struct
{
__IO uint32_t CTRL; /*!< Offset: 0x00 SysTick Control and Status Register */
__IO uint32_t LOAD; /*!< Offset: 0x04 SysTick Reload Value Register */
__IO uint32_t VAL; /*!< Offset: 0x08 SysTick Current Value Register */
__I uint32_t CALIB; /*!< Offset: 0x0C SysTick Calibration Register */
} SysTick_Type;
SysTick 是一個24 位的定時器,即一次最多可以計數 224個時鐘脈衝,這個脈衝計數值被保存到SysTick->VAL 當前計數值寄存器中,它只能向下計數,每接收到一個時鐘脈衝SysTick->VAL 的值就向下減 1,直至0,然後由硬件自動把重載寄存器SysTick->LOAD 中的值到SysTick->VAL重新計數,並且當SysTick->VAL值計數到0時,觸發異常,調用void SysTick_Handler(void)函數,可以在此中斷服務函數中處理定時中斷事件了,一般是對設定值進行遞減計數操作。只要不把它在SysTick控制及狀態寄存器SysTick->CTRL中的第0位使能位清除,就永不停息。
它屬於系統異常,是內核級中斷,並且優先級是可以設置的,具體設置也是在 core_cm3.h中代碼如下:
/**
* @brief Initialize and start the SysTick counter and its interrupt.
*
* @param ticks number of ticks between two interrupts
* @return 1 = failed, 0 = successful
*
* Initialise the system tick timer and its interrupt and start the
* system tick timer / counter in free running mode to generate
* periodical interrupts.
*/
static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) return (1); /* Reload value impossible */
SysTick->LOAD = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1; /* set reload register */
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);
SysTick->VAL = 0;
SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |
SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
return (0); /* Function successful */
}
在此段代碼中,優先級的設置是通過NVIC_SetPriority()函數實現,此函數對內核中斷優先級和外部中斷優先級設置都可以,比較強大,但需要手動算出來搶佔和從優先級,不太方便,當跳進此函數,我們可以算出Systick默認優先是最低的(效果相當於SCB->SHP[11] = 0xF0,如果你推算下,SHP[11] 正好對應於Systick優先級的設置);對於可屏蔽中斷,優先級的設置一般通過 NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct)函數來實現,具體應用可參考下面的示例代碼。
當介紹完了理論後,發現還是沒有搞清楚最初的疑惑!現在就做實現來揭示真相。
先設置一事件中斷,把優先級設置高一些,
void Exti_Config(void)
{
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line1;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Event;
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
注:中斷分組我在實驗中,最初初始化設置爲如下:
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
設爲第二組。
在系統滴答中斷裏觸發外部中斷事件,並點亮LED1 :
void SysTick_Handler(void)
{
EXTI_GenerateSWInterrupt(EXTI_SWIER_SWIER1);
LED_1 = ON;
Delay();
}
外部中斷處理函數中點亮LED0,如下:
void EXTI1_IRQHandler(void)
{
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) != RESET)
{
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
LED_0 = ON;
Delay();
}
}
當外部中斷優先級比較高時,它可以搶佔Systick中斷先執行,以上代碼實驗結果爲,LED0先點亮後,再回到LED1再點亮。
但當把外部中斷設置爲與systick相同的優先級時,則systick優先級就會相對較高,例如把上面的優先級改爲:
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;
則會LED1先亮,執行完SysTick_Handle函數後才輪到EXTI1_IRQHandler執行。
由以上實驗可得出,當優先級相同時,內核級中斷要優先於外部可屏蔽中斷執行,但設置外部可屏蔽中斷優先級大於內核級中斷時,它是可搶佔內核中斷的。
另外,個人認爲,若要實現systick精確延時,最好把systick優先級設置高一些,如 NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, 0);
即把SCB->SHP[11] = 0x00;則可達到systick優先級高於任合外部中斷的效果,此時延時會更少被其它中斷干擾,會更加精準。