STM32CubeMX学习笔记（4）——系统延时使用

一、SysTick简介

SysTick —系统定时器是属于 CM3 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 72M。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 CM3 内核的外设，所以所有基于 CM3 内核的单片机都具有这个系统定时器，使得软件在 CM3 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。

二、新建工程

1. 打开 STM32CubeMX 软件，点击“新建工程”

2. 选择 MCU 和封装

3. 配置时钟
RCC 设置，选择 HSE(外部高速时钟) 为 Crystal/Ceramic Resonator(晶振/陶瓷谐振器)

选择 Clock Configuration，配置系统时钟 SYSCLK 为 72MHz
修改 HCLK 的值为 72 后，输入回车，软件会自动修改所有配置

4. 配置调试模式
非常重要的一步，否则会造成第一次烧录程序后续无法识别调试器
SYS 设置，选择 Debug 为 Serial Wire

5. 配置GPIO
GPIO 设置，在右边图中找到 LED 灯对应引脚，选择 GPIO_Output，输出低电平点亮，可以添加自定义标签

6. 生成代码
输入项目名和项目路径

选择应用的 IDE 开发环境 MDK-ARM V5

每个外设生成独立的 ’.c/.h’ 文件
不勾：所有初始化代码都生成在 main.c
勾选：初始化代码生成在对应的外设文件。 如 GPIO 初始化代码生成在 gpio.c 中。
点击 GENERATE CODE 生成代码

三、普通延时

3.1 修改main函数，实现流水灯

在 while() 循环中加入引脚输出置反函数 HAL_GPIO_TogglePin() 和延时函数 HAL_Delay()。

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
    
    
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    
    
    /* USER CODE END WHILE */
    HAL_GPIO_TogglePin(LED_G_GPIO_Port,LED_G_Pin);
    HAL_Delay(500);
    HAL_GPIO_TogglePin(LED_G_GPIO_Port,LED_G_Pin);

    HAL_GPIO_TogglePin(LED_B_GPIO_Port,LED_B_Pin);
    HAL_Delay(500);
    HAL_GPIO_TogglePin(LED_B_GPIO_Port,LED_B_Pin);
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

3.2 HAL库与标准库代码比较

STM32CubeMX 使用 HAL 库生成的代码：

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
    
    
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    
    
    /* USER CODE END WHILE */
    HAL_GPIO_TogglePin(LED_G_GPIO_Port,LED_G_Pin);
    HAL_Delay(500);
    HAL_GPIO_TogglePin(LED_G_GPIO_Port,LED_G_Pin);

    HAL_GPIO_TogglePin(LED_B_GPIO_Port,LED_B_Pin);
    HAL_Delay(500);
    HAL_GPIO_TogglePin(LED_B_GPIO_Port,LED_B_Pin);
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

HAL_StatusTypeDef HAL_Init(void)
{
    
    
  /* Configure Flash prefetch */
#if (PREFETCH_ENABLE != 0)
#if defined(STM32F101x6) || defined(STM32F101xB) || defined(STM32F101xE) || defined(STM32F101xG) || \
    defined(STM32F102x6) || defined(STM32F102xB) || \
    defined(STM32F103x6) || defined(STM32F103xB) || defined(STM32F103xE) || defined(STM32F103xG) || \
    defined(STM32F105xC) || defined(STM32F107xC)

  /* Prefetch buffer is not available on value line devices */
  __HAL_FLASH_PREFETCH_BUFFER_ENABLE();
#endif
#endif /* PREFETCH_ENABLE */

  /* Set Interrupt Group Priority */
  HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_4);

  /* Use systick as time base source and configure 1ms tick (default clock after Reset is HSI) */
  HAL_InitTick(TICK_INT_PRIORITY);

  /* Init the low level hardware */
  HAL_MspInit();

  /* Return function status */
  return HAL_OK;
}

__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;
}

/**
  * @brief This function handles System tick timer.
  */
void SysTick_Handler(void)
{
    
    
  /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */

  /* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */
  HAL_IncTick();
  /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */

  /* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */
}

使用 STM32 标准库的代码：

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/**
  * @brief  主函数
  * @param  无  
  * @retval 无
  */
int main(void)
{
    
    	
	/* LED 端口初始化 */
	LED_GPIO_Config();

	/* 配置SysTick 为10us中断一次 */
	SysTick_Init();

	for(;;)
	{
    
    

		LED1( ON ); 
		SysTick_Delay_Ms( 1000 );
		LED1( OFF );
	  
		LED2( ON );
		SysTick_Delay_Ms( 1000 );
		LED2( OFF );
	} 	
}

/**
  * @brief  启动系统滴答定时器 SysTick
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void SysTick_Init(void)
{
    
    
	/* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
	 * SystemFrequency / 100000	 10us中断一次
	 * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
	 */
//	if (SysTick_Config(SystemFrequency / 100000))	// ST3.0.0库版本
	if (SysTick_Config(SystemCoreClock / 100000))	// ST3.5.0库版本
	{
    
     
		/* Capture error */ 
		while (1);
	}
}

// couter 减1的时间 等于 1/systick_clk
// 当counter 从 reload 的值减小到0的时候，为一个循环，如果开启了中断则执行中断服务程序，
// 同时 CTRL 的 countflag 位会置1
// 这一个循环的时间为 reload * (1/systick_clk)

void SysTick_Delay_Us( __IO uint32_t us)
{
    
    
	uint32_t i;
	SysTick_Config(SystemCoreClock/1000000);
	
	for(i=0;i<us;i++)
	{
    
    
		// 当计数器的值减小到0的时候，CRTL寄存器的位16会置1	
		while( !((SysTick->CTRL)&(1<<16)) );
	}
	// 关闭SysTick定时器
	SysTick->CTRL &=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

void SysTick_Delay_Ms( __IO uint32_t ms)
{
    
    
	uint32_t i;	
	SysTick_Config(SystemCoreClock/1000);
	
	for(i=0;i<ms;i++)
	{
    
    
		// 当计数器的值减小到0的时候，CRTL寄存器的位16会置1
		// 当置1时，读取该位会清0
		while( !((SysTick->CTRL)&(1<<16)) );
	}
	// 关闭SysTick定时器
	SysTick->CTRL &=~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

HAL_InitTick(TICK_INT_PRIORITY); 对应 SysTick_Init();
HAL_SYSTICK_Config(SystemCoreClock / (1000U / uwTickFreq)) 对应 SysTick_Config(SystemCoreClock/1000000)
HAL_Delay(500); 对应 SysTick_Delay_Ms(500);

四、中断中延时

在 ESP8266学习笔记（3）——GPIO接口使用 的 HAL_GPIO_EXTI_Callback 中加入按键消抖

/* USER CODE BEGIN 1 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    
    
	if(GPIO_Pin==KEY1_Pin)
	{
    
    
        HAL_Delay(100);
        if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_Pin_Port,KEY1_Pin)==1)
        {
    
    
            HAL_GPIO_TogglePin(LED_G_GPIO_Port,LED_G_Pin);
        }
	}
}
/* USER CODE END 1 */

现在下载进单片机只会让它在按键按下后没有任何反应，这又是为什么呢，其实问题出在HAL_Delay() 上。

在进入回调函数之后就一直在 HAL_Delay 陷入了死循环中，原因是 Systick 优先级太低造成的。

Systick 中断的抢占优先级和外部中断的抢占优先级是一样的，那么在外部中断触发时肯定不能接着触发 Systick 中断了，问题已经找到，只需要简单地将外部中断的抢占优先级改低即可。

• 抢占优先级，数字越小，优先级越高
• 若抢占优先级相同，判断子优先级，同样，数字越小，优先级越高

五、注意事项

用户代码要加在 USER CODE BEGIN N 和 USER CODE END N 之间，否则下次使用 STM32CubeMX 重新生成代码后，会被删除。

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• 由 Leung 写于 2021 年 1 月 13 日

• 参考：《嵌入式-STM32开发指南》第二部分 基础篇 - 第2章 Systick系统定时器（HAL库）
　　　　STM32CubeMX实战教程（三）——外部中断（中断及HAL_Delay函数避坑）