前言

时间管理是嵌入式系统的关键，而STM32单片机的SysTick定时器就是实现这一功能的核心工具。本文将介绍SysTick定时器的基本原理、配置方法及实际应用案例。

SysTick定时器简介

SysTick定时器是STM32单片机内核自带的一个系统定时器，主要用于提供系统滴答时钟，为操作系统或任务调度提供时间基准。它是一个24位的倒计数定时器，具有简单易用，高精度，应用广泛特点。在实际应用中，SysTick定时器经常用于操作系统的时间管理，任务调度，时间测量的场景。

SysTick定时器基本结构

SysTick定时器是一个24位的倒计数定时器，这意味着它从一个设定的值开始倒数，直到数到0。

它的主要组成部分包括：

计数寄存器（SYSTICK_VAL）：存储当前的计数值。

重装载寄存器（SYSTICK_RELOAD）：存储每次计数的起始值。

 控制寄存器（SYSTICK_CTRL）：控制定时器的启动、停止、中断等功能。

SysTick定时器配置步骤：

1，设置SysTick定时器的时钟来源

2，设置SysTick定时器的重装初始值

3，清除SysTick定时器当前计数器的值

4，使能SysTick定时器

SysTick定时器代码配置

1，初始化SysTick定时器，选择时钟来源

//全局变量，用于存储微秒和毫秒的倍频系数
u8 time_us;
u16 time_ms;

void SysTick_Init(u8 SYSCLK)
{
    // 配置SysTick定时器的时钟源为HCLK的8分频
    SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);
    
    // 计算微秒的倍频系数
    time_us = SYSCLK / 8;
    
    // 计算毫秒的倍频系数
    time_ms = time_us * 1000;
}

时钟来源为CPU时钟，即HCLK,进行8分频是为了降低SysTick定时器溢出的频率，提高系统的实时性能。将72Mhz的系统时钟进行8分频成9Mhz，此时时钟频率就变成了9Mhz，再根据周期公式：时钟周期 = 1 / 时钟频率，所以9Mhz的时钟周期就约待等于1微秒（us），再根据毫秒与微秒的互换得出1ms = 1000 us；

2，微秒级延时函数

/**
 * 微秒级延时函数
 * @param us 延时的微秒数
 */
void delay_us(u32 us)
{
    u32 temp; // 定义一个临时变量，用于读取SysTick控制寄存器的当前值

    // 设置SysTick定时器的重装载值，即定时器计数到0后自动加载的值
    SysTick->LOAD = us * time_us;

    // 清除当前计数值，让定时器从0开始计数
    SysTick->VAL = 0;

    // 启动SysTick定时器
    // SysTick_CTRL_ENABLE_Msk用于使能SysTick定时器
    SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

    // 等待SysTick定时器计数到0并发生溢出
    // 这个循环会一直执行，直到SysTick定时器溢出（COUNTFLAG位被置位）
    // 同时确保SysTick定时器是使能状态（ENABLE位为1）
    do
    {
        temp = SysTick->CTRL; // 读取SysTick控制寄存器的当前值
    } while ((temp & 0x01) && !(temp & (1 << 16))); // 检查ENABLE位和COUNTFLAG位

    // 停止SysTick定时器
    // 清除SysTick控制寄存器中的使能位，停止定时器
    SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

    // 清除当前计数值，为下一次使用做准备
    SysTick->VAL = 0;
}

首先来讲一下

SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

SysTick->CTRL是读取 控制寄存器（SYSTICK_CTRL）的值，然后和SysTick_CTRL_ENABLE_Msk（它的值是0x01）进行按位或运算，将运算的结果写回控制寄存器（SYSTICK_CTRL）中，此时控制寄存器（SYSTICK_CTRL）的值为0x01，这样定时器就被成功启动了。

再来讲一下

    do
    {
        temp = SysTick->CTRL; // 读取SysTick控制寄存器的当前值
    } while ((temp & 0x01) && !(temp & (1 << 16))); 

temp = SysTick->CTRL;是访问控制寄存器（SYSTICK_CTRL）的值，并将访问的值赋给temp，(temp & 0x01)是将temp的值与0x01进行与运算，运算结果用来检查SysTick定时器是否还在运行。在!(temp & (1 << 16))中，(1 << 16)表示把1向左移16位，然后与temp的第16位进行与运算，最后将该运算结果取反，用来检查SysTick定时器标志位是否为0，标志位为0就继续运行。总结一下，

1. 读取控制寄存器：

 temp = SysTick->CTRL; 读取SysTick控制寄存器的当前值，并将其存储在临时变量 temp 中。

2. 检查定时器状态： while ((temp & 0x01) && !(temp & (1 << 16))); ：在 while 循环中，检查两个条件：(temp & 0x01) ：检查使能位（位0）是否为1，即SysTick定时器是否正在运行。  !(temp & (1 << 16)) ：检查SysTick定时器标志位（位16）是否为0，即SysTick定时器是否尚未溢出。

最后来讲一下

 SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

首先对SysTick_CTRL_ENABLE_Msk（0x01）按位取反，变成0xfe,再与 SysTick->CTRL ，也就是控制寄存器（SYSTICK_CTRL）当前的值进行与运算，并将结果返回控制寄存器（SYSTICK_CTRL），很显然，这时候的控制寄存器（SYSTICK_CTRL）的第0位，也就是使能位为0，即清除使能位，停止定时器。总结一下

3. 清除使能位：由于  ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk  的第0位是0，其他位都是1，按位与运算后， SysTick->CTRL  的第0位（ENABLE位）被清零，其他位保持不变。

4. 停止定时器：使能位被清零后，SysTick定时器停止计数。

3，毫秒级延时函数

/**
 * 毫秒级延时函数
 * @param ms 延时的毫秒数
 */
void delay_ms(u32 ms)
{
    u32 temp; // 定义一个临时变量，用于读取SysTick控制寄存器的当前值

    // 设置SysTick定时器的重装载值，即定时器计数到0后自动加载的值
    SysTick->LOAD = ms * time_ms;

    // 清除当前计数值，让定时器从0开始计数
    SysTick->VAL = 0;

    // 启动SysTick定时器
    // SysTick_CTRL_ENABLE_Msk用于使能SysTick定时器
    SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

    // 等待SysTick定时器计数到0并发生溢出
    // 这个循环会一直执行，直到SysTick定时器溢出（COUNTFLAG位被置位）
    // 同时确保SysTick定时器是使能状态（ENABLE位为1）
    do
    {
        temp = SysTick->CTRL; // 读取SysTick控制寄存器的当前值
    } while ((temp & 0x01) && !(temp & (1 << 16))); // 检查ENABLE位和COUNTFLAG位

    // 停止SysTick定时器
    // 清除SysTick控制寄存器中的使能位，停止定时器
    SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;

    // 清除当前计数值，为下一次使用做准备
    SysTick->VAL = 0;
}

总结

SysTick定时器是STM32单片机中不可或缺的一部分，它使得时间控制变得更加容易和可靠。掌握SysTick定时器的使用，将大大提高你在嵌入式系统开发中的效率和项目的可靠性。