代码收藏家技术教程 2025-01-04

（总结）STM32中系统嘀嗒定时器（Systick）的原理和应用

！！！鸣谢轩哥的笔记！！！

一，系统滴答定时器（Systick）

1，基本概念

系统嘀嗒定时器是属于CM4内核中的一个外设，内嵌在NVIC中，所有的基于Cortex-M3/M4内核中的MCU中都包含这个Systick定时器

Systick是有ARM公司设计，不是STM公司设计的，Systick跟NVIC捆绑起来的，所以在CM3权威指南或者Cortex M3/M4权威指南中找到Systick的相关信息

Systick能产生中断，所以需要编写中断服务函数

2，基本应用

裸机开发：编写专门的延时函数，实现微妙、毫秒级别的延时

操作系统：可以为RTOS实时操作系统的任务调度提供时钟节拍，RTOS的架构是并行的

3，时钟分析

如果使用Systick定时器进行定时，则需要弄清楚Systick定时器的时钟频率，而定时器是挂载在总线下的，不同的总线的频率是不同的，而总线的频率又是由时钟来提供的，而时钟的提供者又各不相同，所以必须要了解各时钟源的区别

3.1 HSI 高速内部时钟

3.2 HSE 高速外部时钟

（笔试题常考）

3.3 LSE 低速外部时钟

（笔试题常考）

3.4 LEI 低速内部时钟

3.5 PLL 倍频锁相环

注意：

通过阅读ST公司提供的函数库的帮助手册，可以知道ST公司默认使用的高速外部时钟的频率是25MHZ，并且PLL_M = 25，PLL_N = 336，PLL_P = 2，芯片主频 = HSE / M * N / P = 168M
PLL可以理解为是一个加工器，负责放大或者缩小频率，其本身是没有时钟频率的

4，时钟树分析

4.1 LSI 低速内部时钟（常用于看门狗）

4.2 LSE 低速外部时钟（常用于RTC实时时钟，如日历）

4.3 HSI 高速内部时钟（低功耗时使用，一般不使用）

4.4 HSE 高速外部时钟

巧记：M（8） N（336） P（2）

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注意：如果使用的是STM32F4xx系列，需要修改倍频锁相环参数

开发板默认使用的HSE时钟源的频率是8MHZ，为了能够计算出168MHZ的芯片主频，所以需要修改PLL_M的值，所以需要修改system_stm32f4xx.c文件，并且还需要修改stm32f4xx.h头文件中HSE_VALUE宏定义的值。

修改system_stm32f4xx.c源文件的316行，必须把宏定义PLL_M的值从25修改为8 ！！

修改stm32f4xx.h头文件中HSE_VALUE宏定义的值，修改文件的123行，把25修改为8

这两个位置修改完成后，PLL倍频锁相环的参数才是正确的，所以计算出来的频率就是正确的。

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5，时钟选择

通过M3内核文档可以知道Systick定时器有2个时钟源，一个是内部时钟（FCLK，指的是MCU的自由运行时钟，就是168MHZ），一个是外部时钟（STCLK，目前STM32F407ZET6这颗MCU是把AHB总线的时钟频率进行8分频，就是168MHZ /8 = 21MHZ）

5.1 内部时钟

如果选择使用内部时钟（168MHZ）作为系统嘀嗒定时器的时钟源，则嘀嗒定时器的计数周期：1000000us生成168000000个脉冲，意味着 1us可以生成168个脉冲，所以计数周期等于1/168us。

5.2 外部时钟

如果选择使用外部时钟（21MHZ）作为系统嘀嗒定时器的时钟源，则嘀嗒定时器的计数周期：1000000us生成21000000个脉冲，意味着 1us可以生成21个脉冲，所以计数周期等于1/21us。

二，Systick的控制方式

因为Systick 是内嵌在NVIC中的，所以ST公司并没有编写对应的示例代码，所以需要参考内核文档（Cortex M3/M4权威指南）

三，如何使用Systick定时器

1，中断定时方式

（注意必须采用168MH作为时钟源）

代码实现：

/*
  ******************************************************************************
  * @file    main.c 
  * @author  
  * @version V1.0
  * @date    2024/09/25
  * @brief   学习内核中的系统滴答定时器的定时方式，本案例采用的是Systick的中断
						 方式实现延时，采用该方式必须使用168MHZ作为Systick的时钟源，该方式
						 可以实现周期性的延时，会周期性的触发Systick异常
					   
  ******************************************************************************
*/

#include "stm32f4xx.h" //必须包含


/* Private typedef   用于记录用户自定义的一些数据类型的别名-------------------*/


/* Private define    用于记录用户自定义的类型，比如结构体、共用体、枚举-------*/


/* Private macro     用于记录用户自定义的宏定义-------------------------------*/


/* Private variables 用于记录用户自定义的全局变量-----------------------------*/
volatile int Cnt = 0; 

/* Private function prototypes 用于记录用户自定义的函数声明-------------------*/


/* Private functions 用于记录用户自定义的函数原型-----------------------------*/


/**
  * @brief  LED的初始化
  * @param  None
  * @retval None
  */
void LED_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	
	//打开外设的时钟   LED --- PF9
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);
	
	//配置引脚的参数
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin 	= GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode 	= GPIO_Mode_OUT;
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd 	= GPIO_PuPd_NOPULL;
	
	//初始化GPIO端口
	GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);
}

void delay(uint32_t nms)
{
	Cnt = nms; //把要延时的时间放入变量
	while(Cnt != 0);
}



/**
  * @brief  程序的入口
  * @param  None
  * @retval None
  */
int main(void)
{
	//硬件的初始化
	LED_Init();
	
	SysTick_Config(168*1000); //中断的触发频率是1KHZ
	
  while (1)
  {	
		GPIO_ToggleBits(GPIOF,GPIO_Pin_9);
		delay(1000);						//延时单位是ms
  }
}
    
//Systick中断服务函数
void SysTick_Handler(void)
{
	if(Cnt != 0)
	{
		Cnt--;
	}
}

/********************** (C) COPYRIGHT Your Name xxxx@126.com***END OF FILE****/

注意：

当调用了SysTick_Config(168*1000) 意味着每隔1ms自动触发定时器中断

在定时器中断服务函数中对全局变量进行递减，对全局变量进行

2，非中断定时方式

代码实现：

/**
  * @brief  延时微秒
  * @param  
						@nus ：待延时的微秒  注意：不能超过798915us
  * @retval None
  */
void delay_us(uint32_t nus)
{
	SysTick->CTRL = 0; 		// 关闭定时器
	SysTick->LOAD = nus * 21 - 1; 		// 设置重载值  nus * 21 - 1 
	SysTick->VAL 	= 0; 		// 清除当前值
	SysTick->CTRL = 1; 		// 打开定时器并且使用参考时钟 168MHZ/8 = 21MHZ
	while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// 等待计数值递减到0
	SysTick->CTRL = 0; 		// 关闭定时器
}


/**
  * @brief  延时毫秒
  * @param  
						@nms ：待延时的毫秒  
  * @retval None
  */
void delay_ms(uint32_t nms)
{
	while(nms--)
	{
		SysTick->CTRL = 0; 		// 关闭定时器
		SysTick->LOAD = 21*1000 - 1; 		// 设置重载值  nus * 21 - 1 
		SysTick->VAL 	= 0; 		// 清除当前值
		SysTick->CTRL = 1; 		// 打开定时器并且使用参考时钟 168MHZ/8 = 21MHZ
		while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// 等待计数值递减到0
		SysTick->CTRL = 0; 		// 关闭定时器
	}
}

/**
  * @brief  程序的入口
  * @param  None
  * @retval None
  */
int main(void)
{
	//硬件的初始化
	LED_Init();
	
	
	
  while (1)
  {	
		GPIO_ToggleBits(GPIOF,GPIO_Pin_9);
		delay_ms(1000);    //每隔1s，LED的电平翻转一次
  }
}

步骤总结：