LPC1114系統定時器(SysTick)

在LPC1114內部有一個特殊的定時器——系統定時器（SysTick），它位於Cortex-M0內核裡面，是ARM內核的一部分，主要用來給作業系統提供時間片輪轉的定時，一般固定為10ms的定時，所以中文也稱它為「嘀噠」定時器。在不跑作業系統時，可以把它當作普通定時器來用，一般用來進行程序延時。在前面的第一個演示示例中就用到過，下面就來討論一下如何運用SysTick來提供延時。

系統定時器也位於「私有外設總線」（Private peripheral bus）內，其地址為0xE000E010~0xE000E01F。下面先來看一下SysTick的內部結構，如下圖所示。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201611/316325.htm

從上圖中可以看出，SysTick定時器的位長度是24位，即最長的計數次數為16777216次，且計數為倒數計數形式，遞減到0時產生中斷請求。計數的脈衝可直接取系統時鐘，也可取半系統時鐘。下表給出了和SysTick相關的寄存器。

上表中，SYST_CSR是系統定時器的控制寄存器，負責SysTick的啟動、中斷使能、輸入時鐘選擇、溢出標誌讀取等操作；SYST_RVR是系統定時器的初始值重載寄存器，負責SysTick的24位初值載入；SYST_CVR是系統定時器的當前值寄存器，負責獲取SysTick的24位當前計數值，當對該寄存器進行寫操作時，該寄存器的數值將會被清零；SYST_CALIB是系統定時器的校準值寄存器，負責SysTick的校準。

下面給出的是上表中控制寄存器SYST_CSR的全部位結構。

從表中可以看出，第0位是使能SysTick，值為1啟動計數，值為0關閉計數；第1位是SysTick的中斷使能位，值為1使能中斷，值為0禁能中斷；第2位是輸入時鐘的選擇位，值為1時選擇系統時鐘做為計數脈衝，值為0時選擇半系統時鐘做為計數脈衝的參考時鐘；第16位是溢出標誌位，當計數的值遞減到0時，該位被置1，在讀取該置後自動清零。

從上述可以看出，其實系統定時器就是一個普通的定時器，在使用時順序進行如下操作即可：

1.給SYST_RVR寄存器寫入初始值；

2.寫SYST_CVR寄存器以對計數值進行清零；

3.設置SYST_CSR寄存器啟動定時、使能中斷以及選擇時鐘源。

下面給出系統時鐘SysTick的結構體定義。

typedef struct
{
__IO uint32_t CTRL; /*!< Offset: 0x000 (R/W) SysTick Control and Status Register */
__IO uint32_t LOAD; /*!< Offset: 0x004 (R/W) SysTick Reload Value Register */
__IO uint32_t VAL; /*!< Offset: 0x008 (R/W) SysTick Current Value Register */
__I uint32_t CALIB; /*!< Offset: 0x00C (R/ ) SysTick Calibration Register */
} SysTick_Type;

SysTick定時器組的基址為0xE000E000，所以要將基址指針強制轉換為上述結構體，還要加上下面的定義。

#define SCS_BASE (0xE000E000UL) /*!< System Control Space Base Address */
#define SysTick_BASE (SCS_BASE + 0x0010UL) /*!< SysTick Base Address */
#define SysTick ((SysTick_Type *) SysTick_BASE ) /*!< SysTick configuration struct */

對於系統定時器SysTick產生的中斷，也有特定的入口函數，形式如下所示。

void SysTick_Handler(void)

{

系統定時中斷服務程序部分

}

接下來討論一下系統定時器的初始值設置，因為定時的時長由系統時鐘頻率、系統時鐘選擇和載入的初始值共同決定。假設系統時鐘為48MHz，默認情況下SysTick的CLKSOURCE值為0，即選擇半系統時鐘頻率。這樣，輸入給定時器計數的時鐘就是48/2=24MHz，計數周期為1/（24MHz）=1/24us，則計24次就是1us的定時，但實際上SysTick採用的是倒數計數方式，即從最大值依次遞減計數直到0產生溢出信號。所以24次計數實際上是0~23次，即最大值要減1，即24-1=23。同時要注意，由於計數位寬是24位，所以最大計數值不能超過2的24次方（即16777216），由此，可得出微秒級的初始值計算公式，如下：

LOAD=（（24*us)-1)，其中us取值範圍1~699000

同理可得出毫秒級的初始值計算公式：

LOAD=（（24000*ms）-1），其中ms取值範圍1~699

上升到一般情況，定時初始值可用下面的公式來計算：

上式中，系統時鐘SysClk的單位是MHz，CLKSOURCE的值是0或1，得到的是微秒級別的定時，要注意LOAD的值不能大於16777216。

下面來看一下前面第一個演示示例中的延時部分，代碼如下：

static volatile uint32_t TimeTick = 0; //設置全局變量

void SysTick_Handler(void)

{

TimeTick++; //系統定時中斷中，全局變量加1

}

void delay_ms(uint32_t ms)

{

SysTick->LOAD = (((24000)*ms)-1); //載入初始值

SysTick->VAL = 0;//寫當前值寄存器使其清零

SysTick->CTRL |= ((1<<1)|(1<<0)); //打開中斷，啟動定時器，選擇關系統時鐘

while(!TimeTick);

TimeTick = 0; //當定時時間到時，全局變量清零

SysTick->CTRL =0;//關閉定時器

}

可見上述定時是毫秒級別的，最長可定時699ms。

至此，第一個演示示例中的全部內容就都討論完了，可見在LPC1114中要實現一個簡單的十二個LED交替閃爍，涉及到的內容還是很多的。下面再來看一個流水燈的例子，要求實現一個12位的流水燈，時間間隔為100ms。假設LED採用共陽接法接在GPIO2埠，參考代碼如下：

#include
//===================系統定時器中斷服務程序============================
void SysTick_Handler(void)
{
uint32_t temp;//定義臨時中間變量
temp = LPC_GPIO2->DATA;//讀取當前埠2的值
temp = ~temp; //把中間變量進行取反
temp<<=1; //把中間變量進行左移一位
temp = ~temp; //再次把中間變量進行取反
LPC_GPIO2->DATA = temp; //把左移後的量賦給埠2
if(temp==0xFFF) //如果左移到頭，則從頭開始
{
LPC_GPIO2->DATA = 0xFFE;
}
}
//========================系統定時器初始化=============================
void SysTick_init(void)
{
SysTick->LOAD = (((24000)*100)-1);//設置100ms的定時
SysTick->VAL = 0; //計數清零
SysTick->CTRL |= ((1<<1)|(1<<0)); //允許中斷，選擇半系統時鐘，啟動定時器
}
//============================主函數==================================
int main(void)
{
LPC_GPIO2->DIR = 0xFFF; //設置埠2為輸出方向
LPC_GPIO2->DATA = 0xFFE;//埠2最低位輸出0，點亮最末一個LED
SysTick_init();//調用系統定時器
while(1)
{
;//空循環
}
}

把程序編譯後下載到LPC1114中，給系統上電，可看到接到埠2上的12個LED在閃爍流動。