SysTick——系统定时器（标准库）

最新推荐文章于 2025-10-23 10:51:25 发布
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#单片机 #stm32 #嵌入式硬件

STM32F4的SYSTick是一个24位的系统定时器，常用于操作系统的时基，产生中断。配置涉及CTRL、LOAD和VAL寄存器，通过SysTick_Config()库函数设置。中断优先级默认最低，可通过NVIC_SetPriority()调整。文章还介绍了SYSTick中断时间的计算方法和注意事项，如使用volatile修饰中断服务程序中的变量。

1、STM32F4的SYSTick定时器

STM32F4系统定时器SYSTick是属于内核CM4的一个外设，内嵌在NVIC中。所有基于CM4的单片机都具有这个系统定时器，使得软件能够在CM4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。

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。当重装载数值寄存器的值递减到0时，系统定时器就产生一个中断，以此循环往复。

2、SYSTick的寄存器

SYSTick系统定时器有四个寄存器。在使用SYSTick产生定时时，一般只需要配置前三个寄存器，最后一个校准寄存器不需要使用。

   CTRL              SYSTick控制及状态寄存器

   LOAD             SYSTick重装载数值寄存器

   VAL                 SYSTick当前数值寄存器

   CALIB             SYSTick校准数值寄存器

3、SYSTick配置库函数

（1）库函数解析

SYSTick是属于内核的外设，有关的寄存器定义和库函数都在内核相关的库文件core_cm4.h中。

__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks);

使用固件库编程的时候，我们只需要调用库函数SysTick_Config()即可。

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SysTick是一个ARM Cortex-M架构中的系统定时器，用于提供基础的操作系统时钟服务。它使用一个24位的计数器来测量时间间隔，并在计数器达到零时生成中断。SysTick可以配置为不同的时钟源和计数器值，以满足各种应用需求。它通常与其他外部时钟源结合使用，以提供精确的周期性中断服务和实现各种定时和延迟功能。在嵌入式系统和实时操作系统中，SysTick被广泛用于任务调度、时间管理、节拍控制等方面。它也常用于测试和调试，例如在代码执行过程中插入断点或记录时间戳。
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SysTick——系统定时器（System Tick）系统定时器是属于CM3内核中的一个外设，内嵌在NVIC（NVIC也是内核中的一个外设，控制着整个芯片中断相关功能）中，这是一个24bit的向下递减的计数器计数器每计数一次的时间为，在所学stm32 F10x系列通常预设为72M。需要说明的是，以下翻译版本使用了 刘火良老师写的《零死角玩转stm32》CTRL，控制及状态寄存器LOAD，重装载数值寄存器VAL， 当前数值寄存器return (0);
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19章-SysTick—系统定时器
希望能对你有用
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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。 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。 寄存器名称 寄存器描述 CTRL SysTick控制及状态寄存器 LOAD SysTick重装载数值寄存器 VA
SysTick
07-10
<think>我们正在讨论SysTick定时器在嵌入式系统中的作用和级别。用户之前的问题是关于HAL_Delay的延时级别，现在转向SysTick本身。根据引用内容，SysTick是ARM Cortex-M内核的一个内置定时器，用于提供系统节拍（systick），通常作为操作系统的时基或实现精确延时。 引用[1]说明SysTick是递减计数器，HAL_Delay基于SysTick实现毫秒级延时。引用[2][3]则展示了如何直接操作SysTick寄存器来实现微秒和毫秒延时。 因此，回答应该围绕： 1. SysTick是什么（硬件级别，内核内置定时器） 2. SysTick的典型用途（系统节拍，延时函数的基础） 3. SysTick的精度级别（取决于系统时钟，可实现微秒到毫秒级延时） 同时，注意用户要求使用中文，并按照格式要求处理数学表达式（虽然本问题可能涉及较少数学，但涉及时间计算时需注意）。 另外，生成相关问题。</think>### SysTick定时器在嵌入式系统中的作用与级别分析 SysTick是**ARM Cortex-M内核级别的硬件定时器**，属于处理器核心的一部分（而非外设定时器）。它在嵌入式系统中提供**高精度、低抖动的系统节拍**，其作用级别和特性如下： #### 一、SysTick的级别特性 | **特性** | **说明** | |-----------------|--------------------------------------------------------------------------| | **硬件级别** | Cortex-M内核内置的24位递减计数器，独立于外设定时器[^1] | | **精度级别** | 取决于系统时钟($$f_{sysclk}$$)，最高可达$$ \frac{1}{f_{sysclk}} $$秒级精度 | | **最小延时** | 单次计数周期($$ \frac{1}{f_{sysclk}} $$)，例如168MHz系统下约6ns[^3] | | **最大延时** | $$ \frac{2^{24}}{f_{sysclk}} $$秒（24位计数器），168MHz系统下约0.1秒 | | **中断级别** | 具有独立中断向量(Non-Maskable Interrupt)，优先级可配置 | #### 二、核心作用 1. **系统时基提供者** - 周期性触发中断(通常1ms)，维护全局时间戳`uwTick`，为`HAL_Delay()`等函数提供基础[^1] - 计算公式： $$ \text{重装载值} = \frac{\text{SystemCoreClock}}{\text{目标频率}} $$ 例如1kHz中断：`HAL_SYSTICK_Config(SystemCoreClock/1000)` 2. **精准延时实现** - **微秒级延时**：直接操作计数器（引用[2][3]）： ```c SysTick->LOAD = nus * (SystemCoreClock/1000000); // 设置微秒计数值 while(!(SysTick->CTRL & 0x00010000)); // 等待计数完成 ``` - **毫秒级延时**：基于`HAL_GetTick()`的时间戳比较（引用[1]）： ```c while((HAL_GetTick() - start_tick) < delay_ms); ``` 3. **实时操作系统(RTOS)核心** - 为任务调度器提供时间片基准 - 确保上下文切换的精确时序 #### 三、精度影响因素 1. **时钟源稳定性** - 依赖主晶振或内部RC振荡器的精度 - 温度漂移可能导致$$ \pm 0.1\% \sim \pm 1\% $$误差 2. **中断响应延迟** - 高优先级中断会推迟SysTick中断服务例程(ISR)执行 - 典型延迟：$$ 12 \sim 50 \text{周期} $$（Cortex-M3/M4） 3. **软件开销补偿** - HAL库通过`wait += uwTickFreq`补偿中断处理时间（引用[1]） - 直接操作计数器需考虑指令执行时间 #### 四、典型应用场景 1. **基础延时** ```c // 微秒级延时（直接操作寄存器） Delay_us(100); // 精确控制外设时序 // 毫秒级延时（基于HAL） HAL_Delay(500); // LED闪烁等非实时任务 ``` 2. **超时检测** ```c uint32_t timeout = HAL_GetTick() + 100; while(!device_ready()) { if(HAL_GetTick() > timeout) return ERROR_TIMEOUT; } ``` 3. **周期性任务触发** ```c void SysTick_Handler(void) { static uint32_t cnt = 0; if(cnt++ >= 1000) { // 每1000ms执行 process_sensor_data(); cnt = 0; } } ``` > **关键区别**： > - SysTick是**硬件级定时器**，提供底层计时能力 > - `HAL_Delay()`是**应用级延时函数**，基于SysTick实现毫秒级阻塞延时 --- ### 相关问题 1. **如何配置SysTick实现1μs精度的延时？需要满足哪些硬件条件？** 2. **在RTOS中使用SysTick时，如何避免与用户延时函数冲突？** 3. **SysTick的24位计数器溢出会导致什么问题？如何安全处理长时间延时？** 4. **SysTick与其他硬件定时器（如TIM1/TIM2）在精度和资源占用上有何区别？** [^1]: SysTick作为递减计数器为HAL_Delay提供时间基准，通过时间戳比较实现延时退出。 [^2]: 直接操作SysTick寄存器实现微秒级延时的代码示例及限制说明。 [^3]: 通过系统时钟配置实现高精度延时的初始化方法和计算逻辑。
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