HAL库中的 SYS Timebase Source 和 SysTick_Handler()

最新推荐文章于 2025-06-11 17:36:54 发布

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#STM32 #HAL #Timebase #Systick #FreeRTOS

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本文详细解析STM32在裸机与OS环境下时基维护方法，包括HAL库的uwTick与时基源选择，以及FreeRTOS下时基共享与分离策略。

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零、序

在基于STM32 HAL的项目中，一般需要维护的 “时基” 主要有2个：

HAL的时基，SYS Timebase Source
OS的时基（仅在使用OS的情况下才考虑）

而这些 “时基” 该去如何维护，主要分为两种情况考虑：

裸机运行
带OS运行

一、裸机运行

在这种情况下，需要维护的时间仅有SYS Timebase Source，也就是HAL库中的 uwTick，这是HAL库中维护的一个全局变量，比如在 stm32f1xx_hal.c/stm32f4xx_hal.c 等不同系列的文件中都有如下定义：

__IO uint32_t uwTick;

在 CubeMX 配置界面中关于 SYS Timebase Source 的选择部分，如下图所示：
在这里插入图片描述
由此可见，我们可以通过 SysTick（滴答定时器） 或 （TIMx）定时器 的方式来维护 SYS Timebase Source。在裸机运行的情况下，我们一般选择默认的 SysTick（滴答定时器） 方式即可，也就是直接放在 SysTick_Handler() 中断服务函数中来维护。

用CubeMX生成代码之后，会看到 SysTick_Handler() 中断服务函数（省去无关、不重要代码和注释）如下：

void SysTick_Handler(void)
{
  HAL_IncTick();
  HAL_SYSTICK_IRQHandler();
}

其中的 HAL_SYSTICK_IRQHandler() 其实为空，是留给用户自己实现的，直接忽略即可。所以 SysTick_Handler() 中断服务函数中主要做的就是 HAL_IncTick()，其定义（省去无关、不重要代码和注释）如下：

__weak void HAL_IncTick(void)
{
  uwTick++;
}

这就是在裸机运行的情况下，对于 SYS Timebase Source 的维护。

二、带OS运行

前面提到的 SYS Timebase Source 是STM32的HAL库中的新增部分，主要用于实现 HAL_Delay() 以及作为各种 timeout 的时钟基准。

在使用了OS（操作系统）之后，OS的运行也需要一个时钟基准（简称“时基”），来对任务和时间等进行管理。而OS的这个时基一般也都是通过 SysTick（滴答定时器） 来维护的，这时就需要考虑 “HAL的时基” 和 “OS的时基” 是否要共用 SysTick（滴答定时器） 了。

2.1 共用 SysTick（滴答定时器）

如果使用过CubeMX的话，肯定知道，当我们在CubeMX中选择启用FreeRTOS之后，在生成代码时，CubeMX一定会报如下提示：
在这里插入图片描述
上面大致的意思就是：强烈建议用户在使用FreeRTOS的时候，不要使用 SysTick（滴答定时器）作为 “HAL的时基”，因为FreeRTOS要用，最好是要换一个！！！

如果你直接选择“Yes”忽略本条warning的话，代码也是可以正常生成的，最后可以看到生成的 SysTick_Handler() 中断服务函数（省去无关、不重要代码和注释）如下：

void SysTick_Handler(void)
{
  HAL_IncTick();
  osSystickHandler();
}

由上可见，原来不重要的空函数 HAL_SYSTICK_IRQHandler() 被删掉了，但是加上了一个非常重要的 FreeRTOS的 “滴答处理函数”：osSystickHandler()，感兴趣的话可以去看一下此函数的定义，它其实是被CubeMX封装过的，其本质其实就是FreeRTOS原生的滴答处理函数：xPortSysTickHandler()。

上面这样就实现了 HAL 和 OS 共用 SysTick（滴答定时器） 来维护各自的时基。

由于我自己在实际项目中从来没有这么共用过，所以也不太好妄加猜测这么用到底好不好，会有什么潜在的风险这样等等。但既然CubeMX（代表ST）都建议我们都不要这么用了，并且STM32本就还有很多其他的定时器可以用，我们也没必要这么抠资源了吧。

2.2 分开处理不同时基

在CubeMX报出上面的warning之后，我们可以选择“No”，然后去更改 SYS Timebase Source 选项为任意一个定时器，比如选择 TIM7，如下图所示：
在这里插入图片描述
然后再生成代码，可以看到：

OS的时基 所用的 SysTick_Handler() 中断服务函数（省去无关、不重要代码和注释）变为了：

void SysTick_Handler(void)
{
  osSystickHandler();
}

而 HAL的时基 已经放到了我们选择的 TIM7 的回调函数（省去无关、不重要代码和注释）中来处理了：

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  if (htim->Instance == TIM7) {
    HAL_IncTick();
  }
}

这样将 “HAL的时基” 和 “OS的时基” 完全分开处理，感觉似乎确实要舒服些，哈哈~