• 【STM32/FreeRTOS】SysTick定时器及FreeRTOS系统节拍

    目录

    一、SysTick定时器

    1、SysTick寄存器介绍

    （1）控制及状态寄存器

    （2）重装载数值寄存器

    （3）当前数值寄存器

    2、SysTick寄存器配置函数

    二、FreeRTOS中的SysTick定时器

    1、SysTick配置函数及分析

    2、SysTick中断函数

    三、其他操作配置FreeRTOS的SysTick

    1、找到头文件 FreeRTOSConfig.h 有如下定义。

    2、搜索 configTICK_RATE_HZ，在port.c中。

    3、搜索 portNVIC_SYSTICK_CTRL_REG，在port.c中。

    4、下面证明地址是不是SYSTICK的配置地址。

     5、跳转到 SysTick 定义处。

    一、SysTick定时器

    SysTick系统定时器是属于内核中的一个外设，内嵌在NVIC中。该定时器是一个24位的向下递减的计数器。在裸机编程中常用做延时函数，而在FreeRTOS中则用来给系统提供时钟的，因此非常重要。

    1、SysTick寄存器介绍

    SysTick共有4个相关寄存器，通常只用到3个(校准寄存器少用)。

    寄存器名称寄存器描述
    CTRLSysTick控制及状态寄存器
    LOADSysTick重装载数值寄存器
    VALSysTick当前数值寄存器
    CALIBSysTick校准数值寄存器

    （1）控制及状态寄存器

    可通过读取第16位判断计数是否到0。

    （2）重装载数值寄存器

           用来存放重装载数的，改变该值以调节计数时间。数值范围：0—（2^24-1）即（0-16777215）。

    （3）当前数值寄存器

           该寄存器的值在递减，计数到0时会自动重载，数值为重装载数值寄存器内的值。

    2、SysTick寄存器配置函数

            在库文件core_cm4.h (M4内核)中有相关配置函数，也可以重写。

    1. __STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks) /*参数ticks为计数值,最大2^24(已有减1操作)*/
    2. {
    3.   if ((ticks - 1) > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)  return (1);/*判断传入的值是否满足，不能超过0xffffff*/
    4.  
    5.   SysTick->LOAD  = ticks - 1;                      /*将数值传入重装载数值寄存器*/
    6.   NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);  /*设置Systick中断优先级*/
    7.   SysTick->VAL   = 0;                                       /*清空当前值寄存器*/
    8.   SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
    9.                    SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   |
    10.                    SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;  
    11.                   
    12.     /* SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk = 1<<2 */
    13.     /* SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   = 1<<1 */
    14.     /* SysTick_CTRL_ENABLE_Msk    = 1<<0 */
    15.     /*将第0、1、2位置1，即使能定时器，使能中断，选择系统时钟（168M或72M）*/
    16.  
    17.   return (0);                                                
    18.  
    19. }

    二、FreeRTOS中的SysTick定时器

    在FreeRTOS中SysTick定时器尤为重要，因为它是给FreeRTOS系统提供时钟的。在FreeRTOS中任务的切换即每个任务运行的时间是由SysTick定时器提供的。

    1、SysTick配置函数及分析

    在FreeRTOS中已经提供了SysTick配置的函数vPortSetupTimerInterrupt()，函数在port.c文件中。当调用了开启任务调度函数vTaskStartScheduler()后里面就会调用该函数完成SysTick的配置。vPortSetupTimerInterrupt()函数分析：
     

    1. #if ( configOVERRIDE_DEFAULT_TICK_CONFIGURATION == 0 ) /*条件编译*/
    2.  
    3.     __weak void vPortSetupTimerInterrupt( void )
    4.  
    5.     {
    6.         /* Calculate the constants required to configure the tick interrupt. */
    7.  
    8.         #if ( configUSE_TICKLESS_IDLE == 1 ) /*条件编译，这段不编译*/
    9.             {
    10.                 ulTimerCountsForOneTick = ( configSYSTICK_CLOCK_HZ / configTICK_RATE_HZ );
    11.                 xMaximumPossibleSuppressedTicks = portMAX_24_BIT_NUMBER / ulTimerCountsForOneTick;
    12.                 ulStoppedTimerCompensation = portMISSED_COUNTS_FACTOR / ( configCPU_CLOCK_HZ / configSYSTICK_CLOCK_HZ );
    13.             }
    14.         #endif /* configUSE_TICKLESS_IDLE */
    15.  
    16.         portNVIC_SYSTICK_CTRL_REG = 0UL;            /*清空控制及状态寄存器*/
    17.         portNVIC_SYSTICK_CURRENT_VALUE_REG = 0UL;   /*清空当前值寄存器*/
    18.  
    19.         /*设置重装载数值寄存器数值*/
    20.         /*168000000/1000=  168000重装载值，168000/168M=0.001S=1MS*/
    21.         portNVIC_SYSTICK_LOAD_REG = ( configSYSTICK_CLOCK_HZ / configTICK_RATE_HZ ) - 1UL;
    22.         /*设置控制及状态寄存器*/                    
    23.         portNVIC_SYSTICK_CTRL_REG = ( portNVIC_SYSTICK_CLK_BIT | portNVIC_SYSTICK_INT_BIT | portNVIC_SYSTICK_ENABLE_BIT );
    24.                             /*( 1UL << 2UL ) | ( 1UL << 1UL ) | ( 1UL << 0UL ) */
    25.                             /*选择处理器时钟、开定时器中断、使能定时器*/
    26.  
    27.     }
    28.  
    29. #endif /* configOVERRIDE_DEFAULT_TICK_CONFIGURATION */

     

    2、SysTick中断函数

    在SysTick中断函数中并不是直接执行任务切换，而是将xTickCount进行加1操作，xTickCount是FreeRTOS的系统时钟节拍数，具体实现函数则是xTaskIncrementTick()，该函数在中断函数中被调用。中断函数的实现在port.c文件中也有定义：xPortSysTickHandler()，因此在SysTick中断函数中直接调用该函数即可。

    1. void SysTick_Handler(void)
    2. {     
    3.     if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED) //系统已经运行
    4.     {
    5.         xPortSysTickHandler(); //调用port.c中已写好的中断函数
    6.     }
    7.  
    8. }

    三、其他操作配置FreeRTOS的SysTick

    1、找到头文件 FreeRTOSConfig.h 有如下定义。

    1. #define configCPU_CLOCK_HZ                        ((unsigned long)168000000)    //CPU频率
    2. #define configTICK_RATE_HZ                        (( portTickType )1000)    //时钟节拍频率，这里设置为1000，周期就是1ms

    2、搜索 configTICK_RATE_HZ，在port.c中。

    1. portNVIC_SYSTICK_LOAD_REG = ( configSYSTICK_CLOCK_HZ / configTICK_RATE_HZ ) - 1UL;
    2.         portNVIC_SYSTICK_CTRL_REG = ( portNVIC_SYSTICK_CLK_BIT | portNVIC_SYSTICK_INT_BIT | portNVIC_SYSTICK_ENABLE_BIT );

    3、搜索 portNVIC_SYSTICK_CTRL_REG，在port.c中。

    1. #define portNVIC_SYSTICK_CTRL_REG            ( * ( ( volatile uint32_t * ) 0xe000e010 ) )
    2. #define portNVIC_SYSTICK_LOAD_REG            ( * ( ( volatile uint32_t * ) 0xe000e014 ) )

    4、下面证明地址是不是SYSTICK的配置地址。

    STM32库函数中core_cm4.h中配置systick函数为 uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)

    1. SysTick->LOAD  = (uint32_t)(ticks - 1UL);                         /* set reload register */
    2.   NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL); /* set Priority for Systick Interrupt */
    3.   SysTick->VAL   = 0UL;                                             /* Load the SysTick Counter Value */
    4.   SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
    5.                    SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   |
    6.                    SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                         /* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */
    7.   return (0UL);                                                     /* Function successful

     5、跳转到 SysTick 定义处。

    1. #define SCS_BASE            (0xE000E000UL)                            /*!< System Control Space Base Address  */
    2. #define ITM_BASE            (0xE0000000UL)                            /*!< ITM Base Address                   */
    3. #define DWT_BASE            (0xE0001000UL)                            /*!< DWT Base Address                   */
    4. #define TPI_BASE            (0xE0040000UL)                            /*!< TPI Base Address                   */
    5. #define CoreDebug_BASE      (0xE000EDF0UL)                            /*!< Core Debug Base Address            */
    6. #define SysTick_BASE        (SCS_BASE +  0x0010UL)                    /*!< SysTick Base Address               */
    7. #define NVIC_BASE           (SCS_BASE +  0x0100UL)                    /*!< NVIC Base Address                  */
    8. #define SCB_BASE            (SCS_BASE +  0x0D00UL)                    /*!< System Control Block Base Address  */
    9.  
    10. #define SCnSCB              ((SCnSCB_Type    *)     SCS_BASE      )   /*!< System control Register not in SCB */
    11. #define SCB                 ((SCB_Type       *)     SCB_BASE      )   /*!< SCB configuration struct           */
    12. #define SysTick             ((SysTick_Type   *)     SysTick_BASE  )   /*!< SysTick configuration struct       */

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/AuroraSmith/article/details/134409002