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systick在STM32F429上的应用方法

前言

systick是Cortex-M内置的一个节拍定时器功能，主要用于实时定时和中断控制。在STM32F429开发中，该功能具有很强的灵活性和便捷性。本文将详细介绍systick的寄存器结构以及在STM32F429上的实现方法。

导出寄存器与功能

systick在HAL库中通过一个结构体表示，其主要包含以下寄存器：

TypeDef SysTick_Type = {
    uint32_t CTRL;    // 控制和状态寄存器
    uint32_t LOAD;    // 重载值寄存器
    uint32_t VAL;     // 当前计数值寄存器
    uint32_t CALIB;   // 校准寄存器
};

在STM32F429中，systick的寄存器结构与标准Cortex-M系列相似，但有以下不同时之处：

STK_CTRL寄存器

STK_CTRL是systick的核心控制寄存器，具体功能包括：

STK_LOAD寄存器

STK_LOAD用于设置计数器的重载值，写入该寄存器后，计数器将重新加载指定的值。

STK_VAL寄存器

STK_VAL用于读取当前计数器值， 并清零计数器。

systick初始化与编程

在STM32F429开发中，正点原子使用了时钟窃取法来实现systick定时功能。主要步骤包括以下几个方面：

时钟源设置

systick的时钟源通常设置为AHB时钟，具体实现如下：

HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_AHB);

计数器初始化

在HAL库中，通过HAL_InitTick函数来初始化systick计数器，支持不同的中断优先级。

定时功能实现

正点原子开发的延时函数主要包括delay_us和delay_ms两种接口，实现原理如下：

void delay_init(void) {
    HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);
    fac_us = HAL_RCC_GetSysClockFreq() / 1000000;
}

void delay_us(uint32_t nus) {
    uint32_t told = SysTick_VAL;
    uint32_t ticks = nus * fac_us;
    while (1) {
        uint32_t tnow = SysTick_VAL;
        if (tnow != told) {
            uint32_t tcnt = 0;
            if (tnow < told) {
                tcnt += told - tnow;
            } else {
                tcnt += (reload - tnow) + told;
            }
            told = tnow;
            if (tcnt >= ticks) {
                break;
            }
        }
    }
}

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

HAL库实现细节

在HAL库中，systick的初始化和管理通过以下函数实现：

HAL_StatusTypeDef HAL_InitTick(uint32_t TickPriority) {
    HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq() / 1000);
    HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, TickPriority, 0);
    return HAL_OK;
}

• HAL_SYSTICK_Config函数用于设置systick的计数周期、重载值和时钟源。
• HAL_NVIC_SetPriority函数用于设置systick中断的优先级。

delay.c的优化实现

为了减少全局变量的耦合性，正点原子对delay.c进行了优化，实现了三种不同的写法：

第三种写法优化

对delay_us函数进行了进一步优化：

void delay_us(uint32_t nus) {
    uint32_t told = SysTick_VAL;
    uint32_t fac_us = HAL_RCC_GetSysClockFreq() / 1000000;
    uint32_t ticks = nus * fac_us;
    uint32_t tnow, tcnt = 0;
    uint32_t reload = SysTick_LOAD;
    while (1) {
        tnow = SysTick_VAL;
        if (tnow < told) {
            tcnt += told - tnow;
        } else {
            tcnt += (reload - tnow) + told;
        }
        told = tnow;
        if (tcnt >= ticks) {
            break;
        }
    }
}

该实现优化省去了外层循环结构，提高了代码的执行效率。

总结

systick在STM32F429开发中是一个强大的工具，支持多种定时和中断控制功能。通过HAL库和正点原子开发的延时函数，我们可以轻松实现精确的时延控制。在实际开发中，可以根据具体需求选择合适的定时接口，并通过优化代码实现更高效的时间管理。