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systick定时器实验_定时点亮led
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版本 日期 作者 修改内容
V1.0 2020-07-04 gingko 初次建立

实验五:SYSTICK定时器实验——点亮LED

一、 实验目的与意义

  1. 了解STM32 GPIO结构。
  2. 了解STM32 GPIO 特征。
  3. 掌握SYSTICK的使用方法。
  4. 掌握STM32 HAL库中SYSTICK属性的配置方法。
  5. 掌握KEIL MDK 集成开发环境使用方法。

二、 实验设备及平台

  1. iCore4 双核心板点击购买
  2. JLINK(或相同功能)仿真器点击购买
  3. Micro USB线缆。
  4. Keil MDK 开发平台。
  5. STM32CubeMX开发平台。
  6. 装有WIN XP(及更高版本)系统的计算机。

三、 实验原理

1、时钟系统简介

  • 1、STM32时钟源分以下五类:
    • 内部高速时钟(HSI):RC振荡器,精度不高。
    • 外部高速时钟(HSE):可接石英/陶瓷谐振器或者接外部时钟源。
    • 内部低速时钟(LSI):RC振荡器,提供低功耗时钟。应用如WDG。
    • 外部低速时钟(LSE):接外部低频率石英晶体。应用如RTC。
    • 锁相环倍环输出(PLL):其时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或者HSE/2。倍频倍数
    • 可调,但是其最大输出频率受限数值因芯片型号而异。
  • 2、系统时钟SYSCLK可来源于:
    • HSI振荡器时钟
    • HSE振荡器时钟
    • PLL时钟

2、SYSTICK简介

  • SysTick系统定时器是属于CM7内核中的一个外设,内嵌在NVIC中。系统定时器是一个24bit的向下递减的计数器,计数器每计数一次的时间为1/SYSCLK,一般我们设置系统时钟SYSCLK等于216MHz。当重装载数值寄存器的值递减到0的时候,系统定时器就产生一次中断,以此循环往复。
  • 因为SysTick是属于CM7内核的外设,所以所有基于CM7内核的单片机都具有这个系统定时器,使得软件在CM7单片机中可以很容易的移植。系统定时器一般用于操作系统,用于产生时基,维持操作系统的心跳。
  • SysTick在设定初值并开启后,每经一个系统时钟周期,计数值减1,计数到0时,将从重载寄存器中自动重新装载定时初值并继续计数,同时内部的COUNTFLAG标志位置1,触发中断(中断允许情况下),中断响应属于NVIC异常,异常号为15,Systick中断优先级可设置。

3、SYSTICK寄存器介绍

  • SysTick系统定时有4个寄存器,简要介绍如下。
寄存器名称 寄存器描述
CTRL SysTick控制及状态寄存器
LOAD SysTick重装载值寄存器
VAL SysTick当前数值寄存器
CALIB SysTick校准数值寄存器
  • 在使用SysTick产生定时的时候,只需要配置CTRL、LOAD、VAL三个寄存器,CALIB校准寄存器不需要配置(出厂时已校准好),寄存器介绍如下:

(1)CTRL控制及状态寄存器

位段 名称 类型 复位值 描述
16 COUNTFLAG R/W 0 如果计时器从上次读取后计数到0,则该位返回1
2 CLKSOURCE R/W 0 时钟源选择位:
0 = AHB/8
1 = 处理器时钟AHB
1TICKINTR/W 0 启用SysTick异常请求:
0 = 计时器数到0时没有异常请求。
1 = 计时器数到0时产生SysTick异常请求
通过读取COUNTFLAG位可以确定计数器是否递减到0
0ENABLER/W0 SysTick定时器的使能位

(2)LOAD重装载值寄存器

位段 名称 类型 复位值 描述
23:0 RELOAD R/W 0 当倒数计数至零时,将被重装载的值
  • RELOAD值可以是0x00000001 - 0x00FFFFFF范围内的任何值。起始值可以为0,但是没有效果,因为SysTick异常请求和COUNTFLAG在从1到0计数时才被激活。重新装载值是根据其使用情况计算的。例如,要生成周期为N个处理器时钟周期的多次触发定时器,可以配置RELOAD值为N-1。如果每100个时钟脉冲需要SysTick中断,则将RELOAD设置为99。

(3)VAL当前数值寄存器

位段 名称 类型 复位值 描述
23:0 CURRENT R/W 0 读取返回SysTick计数器的当前值。向寄存器写入任何值时都会将该字段清除为0,并将控制及状态寄存器中的COUNTFLAG位清除为0。

(4)CALIB校准数值寄存器

  • 系统定时器的校准数值寄存器在定时实验中不需要用到。
位段 名称 类型 复位值 描述
31 NOREF R 0 指示是否有参考时钟提供给处理器
0:提供参考时钟
1:不提供参考时钟
如果器件不提供参考时钟,SYST_CSR.CLKSOURCE标志位为1,不可改写。
30 SKEW R 1 S指示TENMS的值是否精确
0:TENMS是精确值
1:TENMS不是精确值或者不提供
不精确的TENMS值可以影响作为软件实时时钟节拍器的适用性。
23:0 TENMS R 0 重新加载 10ms (100Hz) 计时的值, 受系统时钟偏差的错误。如果值读取为零, 校准值未知。

四、 实验程序

1、主函数

int main(void)
{
    static int led_work_status;
  /* MCU 配置*/
  /* 重置所有外围设备,初始化Flash接口和Systick */
  HAL_Init();
  /* 配置系统时钟 */
  SystemClock_Config();
  /* 初始化所有已配置的外围设备 */
  MX_GPIO_Init();
  /* 无限循环 */
  while (1)
  {
        if(systick.second_flag == 1){
            systick.second_flag = 0;
            led_work_status += 1;
            if(led_work_status > 2)led_work_status = 0;
            switch (led_work_status){
                case 0 :
                    LED_RED_ON;
                    LED_GREEN_OFF;
                    LED_BLUE_OFF;
                    break;
                case 1 :
                    LED_RED_OFF;
                    LED_GREEN_ON;
                    LED_BLUE_OFF;
                    break;
                case 2:
                    LED_RED_OFF;
                    LED_GREEN_OFF;
                    LED_BLUE_ON;
                    break;
                default:
                    break;  
            }       
        }
    }
}
 

2、系统时钟初始化

void SystemClock_Config(void)  
{  
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct; //外部晶振初始化结构体
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;  
//CPU,AHB,APB等总线时钟初始化结构体
  __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();  
//AHB时钟使能
  __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1); 
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; 
//选择时钟源为HSE
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; //开启HSE
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; //开启PLL
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; //PLL时钟来源为HSE
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 24;  //分频系数M
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 432; //分频系数N
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;  分频系数P
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 2;  //分频系数Q
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)  
  {  
    _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
  }  
  if (HAL_PWREx_EnableOverDrive() != HAL_OK)
  {
    _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
  }
//初始化CPU,AHB和APB总线时钟
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK  
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;  
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; 
   //时钟源选择PLLCLK
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; //分频系数AHBPRESC=1 
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;  //分频系数APB1PRESC=4
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;  //分频系数APB2PRESC=2
  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_7) != HAL_OK)
  {  
     _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
  }  
/**配置Systick中断时间 */
  HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000);
    /**配置Systick */
 HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);
  /* SysTick_IRQn中断配置*/
  HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0, 0);
}

3、SysTick配置函数

__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
  if ((ticks - 1UL) > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)
  {
    return (1UL);               /* 不可能的重装载值 */
  }
  SysTick->LOAD  = (uint32_t)(ticks - 1UL);    /* 设置重装载寄存器 */
  NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL);
 /* 设置中断优先级 */
  SysTick->VAL   = 0UL;    /* 加载SysTick计数器值 */
  SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
                   SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   |
                   SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  
/* 启用SysTick IRQ和SysTick计时器 */
  return (0UL);                 /* 操作成功 */
} 
  • 用库编程的时候我们只需要调用将SysTick_Config函数封装好的库函数HAL_SYSTICK_Config ()即可,形参ticks用来设置重装载寄存器的值,最大不能超过重装载寄存器的值224,当重装载寄存器的值递减到0的时候产生中断,然后重装载寄存器的值又重新装载往下递减计数,以此循环往复。紧随其后设置好中断优先级,最后配置系统定时器的时钟,使能定时器和定时器中断,这样系统定时器就配置好了。SysTick_Config()库函数主要配置了SysTick中的三个寄存器:LOAD、VAL和CTRL,有关具体的部分看代码注释即可。其中还调用了固件库函数NVIC_SetPriority()来配置系统定时器的中断优先级,该库函数也在core_m7.h中定义。

4、中断回调函数

  • 以下是系统滴答定时器中断回调函数,每发生一次滴答定时器中断进入该回调函数一次,主要实现定时1s,改变一次标志位,使用LED显色状态变换一次。
void HAL_SYSTICK_Callback(void)  
{  
    // 中断时间1ms,每1ms进入中断一次
    static int counter = 0;  
 
    if((counter ++ % 1000) == 0){  
        systick.second_flag = 1;      
    }  
}

五、 实验步骤

  1. 把仿真器与iCore4的SWD调试口相连(直接相连或者通过转接器相连);
  2. 把iCore4通过Micro USB线与计算机相连,为iCore4供电;
  3. 打开Keil MDK 开发环境,并打开本实验工程;
  4. 烧写程序到iCore4上;
  5. 也可以进入Debug 模式,单步运行或设置断点验证程序逻辑。

六、 实验现象

  • iCore4双核心板与ARM相连的三色LED(PCB上标示为ARM·LED),红色、绿色、蓝色每秒交替点亮。
systick定时器实验_定时点亮led.txt · 最后更改: 2022/03/22 10:17 由 sean