系统滴答定时器

什么是滴答定时器

SysTick 是一个 24 位定时器，属于 Cortex内核中的一个外设，类似 NVIC。用于提供时间基准，多为操作系统所使用，常用于对时间要求严格的情况。SysTick 的输入源可以是 HCLK 或者 HCLK 分频8倍（好像这是一个bug，时钟源仅仅只是 HCLK 而已）

由于是 24 位，所以滴答定时器每次最多可以提供 个时钟脉冲，这里我们称这些滴答定时器提供的脉冲为“节拍”。这个脉冲计数值保存在当前计数值寄存器 STK_VAL(SysTick current value register) 中，只能向下计数，也就是倒计数。每接收到一个 HCLK 脉冲，STK_VAL 的值就会向下减 1，当减到 0 时，硬件会自动将重装载寄存器 STK_LOAD(可以设定，跟 STK_VAL 初始值相等) 中保存的数值加载到 STK_VAL，使其重新计数。并且，系统滴答定时器就产生一次中断，以此循环往复，只要不把它在 SysTick 控制及状态寄存器中的使能位清除，就永不停息

HAL库的配置

初始化与设定频率

HAL 库对于滴答定时器的处理与更新其实非常巧妙，具体怎样巧妙请接着看：

在系统初始化函数 HAL_Init() 中，系统在时钟为初始化前调用 HAL_InitTick() 首先初始化了滴答定时器，令其为 1ms 产生一个中断，且设置中断优先级为最高

而在系统时钟初始化后，也就是在 HAL_RCC_ClockConfig() 的最后，重新用新的时钟参数初始化了滴答定时器，令其中断产生的频率始终维持在 1ms 产生一次

在使用函数 HAL_SetTickFreq() 对滴答定时器中断频率进行修改时也是通过更改 HAL_InitTick() 中使用的全局变量 uwTickFreq 后再次执行 HAL_InitTick() 实现的

设定函数

前面提到的系统初始化与时钟初始化后调用的函数 HAL_InitTick() 就是初始化滴答定时器的函数，它能够使中断频率始终维持在 1ms 一次，我们来看一下它的定义：

/**
  * @brief This function configures the source of the time base.
  *        The time source is configured  to have 1ms time base with a dedicated
  *        Tick interrupt priority.
  * @note This function is called  automatically at the beginning of program after
  *       reset by HAL_Init() or at any time when clock is reconfigured  by HAL_RCC_ClockConfig().
  * @note In the default implementation, SysTick timer is the source of time base.
  *       It is used to generate interrupts at regular time intervals.
  *       Care must be taken if HAL_Delay() is called from a peripheral ISR process,
  *       The SysTick interrupt must have higher priority (numerically lower)
  *       than the peripheral interrupt. Otherwise the caller ISR process will be blocked.
  *       The function is declared as __weak  to be overwritten  in case of other
  *       implementation  in user file.
  * @param TickPriority Tick interrupt priority.
  * @retval HAL status
  */
__weak HAL_StatusTypeDef HAL_InitTick(uint32_t TickPriority)
{
  /* Configure the SysTick to have interrupt in 1ms time basis*/
  if (HAL_SYSTICK_Config(SystemCoreClock / (1000U / uwTickFreq)) > 0U)
  {
    return HAL_ERROR;
  }

  /* Configure the SysTick IRQ priority */
  if (TickPriority < (1UL << __NVIC_PRIO_BITS))
  {
    HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, TickPriority, 0U);
    uwTickPrio = TickPriority;
  }
  else
  {
    return HAL_ERROR;
  }

  /* Return function status */
  return HAL_OK;
}

第一个 if 语句的参数中的函数 HAL_SYSTICK_Config(SystemCoreClock / (1000U / uwTickFreq)) 就是关键所在，其中的参数 SystemCoreClock 是关键中的关键，我们来看一下库对其定义：

/* This variable is updated in three ways:
      1) by calling CMSIS function SystemCoreClockUpdate()
      2) by calling HAL API function HAL_RCC_GetHCLKFreq()
      3) each time HAL_RCC_ClockConfig() is called to configure the system clock frequency 
         Note: If you use this function to configure the system clock; then there
               is no need to call the 2 first functions listed above, since SystemCoreClock
               variable is updated automatically.
*/
uint32_t SystemCoreClock = 16000000;

在注释中写到的三种出发条件其中一种发生时，这个变量的值将会被更新，而每次我们更新时钟频率后，均会触发条件 3 致使这个值更新，更新后的值一定为最新的 HCLK 时钟频率，这个更新函数 SystemCoreClockUpdate() 定义在 system_stm32f1xx.c 中

而函数 HAL_SYSTICK_Config(SystemCoreClock / (1000U / uwTickFreq)) 设定了滴答定时器两次中断之间的节拍数，也就相当于 STK_LOAD 寄存器中的参数。其中 uwTickFreq 默认值为 1 (代表 1KHz，为了配合 uwTickFreq 算出中断频率设为 1)

例如 HCLK 频率为 72MHz，SystemCoreClock 括号内的值计算结果为 也就是 1 秒内 HCLK 发送了 个脉冲给滴答定时器，滴答定时器清零 1000 次，产生了 1000 个中断，即每 1ms 产生一次中断

正点原子的delay.c

目前对于此文件研究较浅（由于还没有在开发中应用操作系统）

delay_init

这个函数 SYSTICK 参数是系统时钟的频率 nMHz 中的数值 n，没有支持系统时有效语句只有：

HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK); //SysTick频率为 HCLK
fac_us = SYSCLK;    //不论是否使用 OS,fac_us都需要使用

第一个语句就是将滴答定时器的时钟源设置为 HCLK，但是其实默认也就是 HCLK

第二个语句中：fac_us 这个参数实际上是在后面用到的乘以需要的延迟的微秒数的乘数，最终才会得到延迟相应的微秒数所需要的节拍数

delay_us

这是一个采用了时钟摘取法的微秒级的延时函数，实际上思路就使刚刚提到的使用滴答定时器产生节拍的频率数 fac_us 乘以需要延迟的微秒数 tick 得出一共需要的节拍数。函数内的计数器向下计数，技术结束后结束。

为什么 呢？可能有这个疑问，这是因为 fac_us 的值就是前面提到的 SYSTICK，它由于是 nMHz 中的 n 所以可以视为一个“微秒频率 “。

这样就达到了毫秒级的延迟！