【STM32】SysTick操作系统延时函数的讲解，手撸带操作系统的延时函数

1. 流水灯模拟多线程
用一个流水灯小实验学习systick，模拟多线程

1.1 main.c
先看main.c文件，main函数中实现两个灯进行不同的任务
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "tasks.h"

int main(void)
{
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
led_init(); /* 初始化LED灯 */

while(1)
{
task1();
task2();
// led1_on();
// led2_off();
// delay_ms(500);
// led1_off();
// led2_on();
// delay_ms(500);
}
}

AI写代码
cpp
运行

HAL_Init()中：使用systick作为时基源，并默认配置1ms滴答（重置后的默认时钟为HSI）

即1ms中断一次

然后就只需要在中断服务函数中实现功能就好了

但是中断服务函数中最好不要写很长，最好把线程写在一个文件中，于是有了task.c

1.2 重点task.c
重点是task.c，要在这里实现多线程，main主函数里的task1()和task2()正是在这里实现

systick模拟多线程实验时，为什么两个小灯不同频率闪烁的代码写在中断服务函数里，就能实现功能呢？

答：SysTick 通常配置为每 1ms 产生一次中断

每次中断时，这个函数自动被调用，执行完中断程序再回到断点

函数内部维护两个任务的计时器，实现：

任务1：每秒执行一次（1000ms）
任务2：每0.5秒执行一次（500ms）
在main函数的HAL_Init()函数中默认设置的是每过1ms调用一下中断函数systick_isr()，相当于每过1ms都会检测task1和task2的cnt计数情况。就是每过1ms调用一次中断函数systick_isr()，这1ms后就实现systick_isr()中1000ms的led1和500ms的led2闪烁

#include "tasks.h"
#include "led.h"

uint32_t task1_cnt = 0;
uint32_t task2_cnt = 0;

uint8_t task1_flag = 0;
uint8_t task2_flag = 0;

void systick_isr(void)
{
if (task1_cnt < 1000)
task1_cnt++;
else
{
task1_flag = 1;
task1_cnt = 0;
}

if (task2_cnt < 500)
task2_cnt++;
else
{
task2_flag = 1;
task2_cnt = 0;
}
}

void task1(void)
{
if(task1_flag == 0)
return;

task1_flag = 0;

led1_toggle();
}

void task2(void)
{
if(task2_flag == 0)
return;

task2_flag = 0;

led2_toggle();
}
AI写代码
cpp
运行

在main函数中一直调用task1和task2，如果task1_flag == 0，即task1还没记完数，就return继续运行；否则，跳过return执行task1_flag = 0（没记完数时都为0，现在否则了，说明task1_flag = 1，所以需要重新置零，不能让它后面一直都是1进不去循环了）; led1_toggle()（翻转灯）;

别忘了中断函数再调用void systick_isr(void)
别忘了在.h文件中补充函数声明
1.3 老演员led.c
#include "led.h"
#include "sys.h"

//初始化GPIO函数
void led_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;
//打开时钟
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOB时钟

//调用GPIO初始化函数
gpio_initstruct.Pin = GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9; // 两个LED对应的引脚
gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出
gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP; // 上拉
gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; // 高速
HAL_GPIO_Init(GPIOB, &gpio_initstruct);
//关闭LED
led1_off();
led2_off();
}

//点亮LED1的函数
void led1_on(void)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET); // 拉低LED1引脚，点亮LED1
}

//熄灭LED1的函数
void led1_off(void)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET); // 拉高LED1引脚，熄灭LED1
}

//翻转LED1状态的函数
void led1_toggle(void)
{
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_8);
}

//点亮LED2的函数
void led2_on(void)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET); // 拉低LED2引脚，点亮LED2
}

//熄灭LED2的函数
void led2_off(void)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET); // 拉高LED2引脚，熄灭LED2
}

//翻转LED2状态的函数
void led2_toggle(void)
{
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_9);
}
AI写代码
cpp
运行

实现的是led1和led2不一样频率的闪烁，led1以1000ms闪烁，led2以500ms闪烁。

2. 什么是SysTick？
Systick，即滴答定时器，是内核中的一个特殊定时器，用于提供系统级的定时服务。该定时器是一个24位的递减计数器，具有自动重载值寄存器的功能。当计数器到达自动重载值时，它会自动重新加载并开始新的计数周期。
在使用Systick定时器进行延时操作时，可以设定初值并使能后，每经过一个系统时钟周期，计数值就减1。当计数到0时，Systick计数器自动重装初值并继续计数，同时内部的COUNTFLAG标志会置位，触发中断 （如果中断使能）。这样，可以在中断处理函数中实现特定的延时逻辑。

3. 手撸带操作系统的延时函数

根据流程图看懂以下代码不难

void delay_us(uint32_t nus)
{
uint32_t ticks;
uint32_t tcnt = 0, told, tnow;
uint32_t reload = SysTick->LOAD; //重装载值

ticks = nus * 72; //需要计的节拍数
told = SysTick->VAL; //刚进入while循环时计数器的值

while(1)
{
tnow = SysTick->VAL;
if(tnow != told)
{
if(tnow < told)
tcnt += told - tnow;
else
tcnt += reload - (tnow -told);

told = tnow;//下次进入while循环时，当前VAL的值作为told

if(tcnt >= ticks)//已计的数超过/等于需要计的数时，退出循环
break;
}
}
}
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cpp
运行

写在delay.c

学过C语言的都知道->是用指针访问结构体成员，systick是结构体指针，VAL是它访问的结构体成员，其实它是一个寄存器

4. systick寄存器
SysTick控制及状态寄存器（CTRL）

SysTick重装载数值寄存器（LOAD）

SysTick当前数值寄存器（VAL）

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