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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
了解STM32 GPIO结构。
了解STM32 GPIO 特征。
掌握SYSTICK的使用方法。
掌握STM32 HAL库中SYSTICK属性的配置方法。
掌握KEIL MDK 集成开发环境使用方法。
二、 实验设备及平台
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Micro USB线缆。
Keil MDK 开发平台。
STM32CubeMX开发平台。
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:
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
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 |
(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 |
1 | TICKINT | R/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 |
0 | ENABLE | R/W | 0 | 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 |
(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
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 */
}
4、中断回调函数
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
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);
把iCore4通过Micro USB线与计算机相连,为iCore4供电;
打开Keil MDK 开发环境,并打开本实验工程;
烧写程序到iCore4上;
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